Какое количество фотонов видимого света с длиной волны 560 нм излучает лампа мощностью 40 ватт в течение одной секунды

Фотоны видимого света и их количество

Разъяснение:

Видимый свет представляет собой электромагнитные волны определенного диапазона длин волн, которые способны воспринимать наши глаза. Фотоны являются частицами, излучаемыми и поглощаемыми в процессе электромагнитного излучения.

Для определения количества фотонов видимого света необходимо знать энергию излучения и энергию одного фотона.

Энергия одного фотона связана с его длиной волны по формуле:
E = hv, где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6.62607015 × 10^-34 Дж·с), v - частота излучения (c/v, где c - скорость света в вакууме, приближенно равная 3 * 10^8 м/с).

Для определения числа фотонов нам нужно узнать количество энергии, исходящей из лампы.

Мощность лампы равна количеству энергии, излучаемой за единицу времени. Это можно записать следующим образом:
P = dE/dt, где P - мощность лампы, E - энергия, излучаемая лампой, t - время, в течение которого происходит излучение.

Из этого уравнения мы можем найти количество энергии, излучаемой лампой за одну секунду, используя данную мощность:

E = Pt

Подставим энергию в уравнение для энергии фотона:

N = E / (hv), где N - количество фотонов, E - энергия, излучаемая за одну секунду, h - постоянная Планка, v - частота излучения.

Демонстрация:

Дано:
Мощность лампы (P) = 40 Вт
Длина волны видимого света (λ) = 560 нм (1 нм = 10^-9 м)

Найдем количество фотонон на одну секунду излучения лампы:

Сначала найдем энергию излучения:
E = Pt = 40 Вт * 1 с = 40 Дж

Затем посчитаем частоту излучения:
v = c / λ = (3 * 10^8 м/с) / (560 * 10^-9 м) = 5.357 * 10^14 Гц

Теперь можем найти количество фотонов:
N = E / (hv) = 40 Дж / ((6.62607015 × 10^-34 Дж·с) * (5.357 * 10^14 Гц)) ≈ числовое значение

Совет:

Для лучшего понимания данной задачи рекомендуется изучить основы электромагнитного излучения, энергетику и связанные с этим концепции, такие как мощность и энергия.

Также полезно ознакомиться с основами взаимодействия света с веществом, которые объясняют, как фотоны взаимодействуют с атомами и молекулами.

Практика:

Какое количество фотонов излучает лазер с мощностью 1 Вт и длиной волны 532 нм в течение одной секунды? (Подсказка: используйте те же формулы, что и в предыдущем примере)