Сила давления света на пластинку
Какова сила давления света на пластинку, когда пучок лазерного излучения мощностью 100 Вт падает нормально на нее?
Какова сила давления света на пластинку, когда пучок лазерного излучения мощностью 100 Вт падает нормально на нее? Пластинка поглощает 50% падающей энергии, а остальную отражает. Выражение для энергии фотона связано с импульсом его величины соотношением Е = р · с, где с - скорость света в вакууме, равная 3 · 10^8 м/с.
09.12.2023 19:58
Написать свой ответ:
Объяснение:
Сила давления света на пластинку возникает вследствие переноса импульса, который возникает при поглощении или отражении фотонов света. Импульс световых фотонов связан с их энергией через соотношение Е = р ∙ с, где Е - энергия фотона, р - импульс фотона, с - скорость света в вакууме.
Чтобы определить силу давления света на пластинку, нужно учесть, что пластинка поглощает 50% падающей энергии, а остальная энергия отражается. Так как мощность пучка лазерного излучения равна 100 Вт, энергия, падающая на пластинку, также равна 100 Дж/с.
Таким образом, энергия, поглощаемая пластинкой, составляет 50 Дж/с. Для определения импульса поглощенных фотонов нужно разделить эту энергию на скорость света в вакууме:
р = Е / с = 50 Дж/с / (3 ∙ 10^8 м/с)
После нахождения импульса можно определить силу давления света на пластинку, используя формулу силы давления F = 2р∆p/c, где ∆p - изменение импульса фотонов на пластинке.
Пример:
Найдем силу давления света на пластинку при заданных условиях:
Мощность пучка лазерного излучения = 100 Вт,
Пластинка поглощает 50% падающей энергии.
Совет:
Для лучшего понимания силы давления света на пластинку, рекомендуется изучить основные понятия, связанные с энергией и импульсом фотонов, а также формулу для определения силы давления света.
Практика:
Если мощность пучка лазерного излучения увеличится до 200 Вт, как изменится сила давления света на пластинку?
Пояснение: Давление света является результатом передачи импульса фотонами, падающими на поверхность. В данной задаче нам дано, что пучок лазерного излучения мощностью 100 Вт падает нормально на пластинку. При этом пластинка поглощает 50% энергии пучка, а остальное отражает.
Для решения задачи нам необходимо использовать выражение для энергии фотона, связанной с его импульсом соотношением E = p · c, где c - скорость света в вакууме, равная 3 · 10^8 м/с. Мощность можно выразить через энергию с помощью формулы P = E / t, где P - мощность, E - энергия, t - время.
Сначала найдем энергию падающего пучка: E_пад = P_пад · t, где P_пад = 100 Вт.
Затем найдем энергию, которую поглотила пластинка: E_погл = E_пад · 50% = 0.5 · E_пад.
Так как пластинка отражает оставшуюся энергию, энергия, отраженная пластинкой, составляет E_отр = 0.5 · E_пад.
Далее вычислим импульс отраженного излучения: р_отр = E_отр / c.
Наконец, найдем силу давления света на пластинку: F = р_отр / t.
Дополнительный материал: Рассчитайте силу давления света на пластинку, если пучок лазерного излучения мощностью 100 Вт падает на нее нормально.
Совет: Для лучшего понимания понятия силы давления света, можно представить, что фотоны, падая на поверхность пластинки, передают ей импульс, что приводит к оказанию давления.
Упражнение: Пучок лазерного излучения мощностью 200 Вт падает на пластинку, которая поглощает 80% падающей энергии. Определите силу давления света на пластинку. (Скорость света в вакууме равна 3 · 10^8 м/с).