Каково количество фотонов, проходящих ежесекундно через 1 м2 поверхности, находящейся перпендикулярно пучку света

Тема урока: Интенсивность света и количество фотонов

Разъяснение: Чтобы решить данную задачу, нам понадобятся основные понятия физики: интенсивность света и энергия кванта света (фотона).

Интенсивность света (I) - это мощность (P), излучаемая источником света на единицу площади (A) поперечного сечения, и выражается формулой: I = P/A.

Энергия кванта света (E) пропорциональна его частоте (ν) и выражается формулой: E = h * ν, где h - постоянная Планка.

Количество фотонов (N) можно найти, разделив энергию света (E) на энергию одного фотона (ε), т.е. N = E/ε.

Формула энергии одного фотона: ε = h * c/λ, где c - скорость света, λ - длина волны света.

Теперь, чтобы найти количество фотонов, необходимо выполнить следующие шаги:

1. Найти энергию кванта света (E) через формулу E = P * t, где t - время.

2. Найти энергию одного фотона (ε) через формулу ε = h * c/λ.

3. Найти количество фотонов (N) через формулу N = E/ε.

Например:

Задача: Каково количество фотонов, проходящих ежесекундно через 1 м2 поверхности, находящейся перпендикулярно пучку света на расстоянии 11 метров от точечного источника мощностью 66 Вт, излучающего фотоны с длиной волны 500 нм?

Решение:

1. Переведем мощность источника P в джоули, используя формулу: P = E/t. В данном случае время (t) возьмем равным 1 секунде.

P = 66 Вт = 66 Дж/с.

2. Рассчитаем энергию кванта света (E) через формулу E = P * t:

E = 66 Дж/с * 1 с = 66 Дж.

3. Найдем энергию одного фотона (ε) через формулу ε = h * c/λ:

ε = 6.626 * 10^(-34) Дж * с * (3 * 10^8 м/c) / 500 * 10^(-9) м = 3.9756 * 10^(-19) Дж.

4. Найдем количество фотонов (N) через формулу N = E/ε:

N = 66 Дж / (3.9756 * 10^(-19) Дж) ≈ 1.657 * 10^(20) фотонов.

Совет: Для лучшего понимания темы, рекомендуется изучить основные понятия связанные с физикой света, такие как интенсивность света, энергия кванта света, наличие постоянной Планка и скорости света.

Задача на проверку: Найдите количество фотонов, проходящих через 1 м2 поверхности, находящейся перпендикулярно пучку света на расстоянии 5 метров от точечного источника мощностью 40 Вт, излучающего фотоны с длиной волны 600 нм. (Ответ: около 2.5 x 10^19 фотонов)