Яка середня потужність спалаху рубінового лазеру, який випромінює 2×10^19 квантів з довжиною хвилі 700 нм протягом

Предмет вопроса: Потужність світла та лазери

Пояснення: Для вирішення цієї задачі нам необхідно врахувати визначення потужності світла і використати формулу для обчислення середньої потужності. Потужність світла вимірюється в ваттах і обчислюється як відношення енергії, що переноситься світлом, до часу, протягом якого ця енергія передається.

Формула для обчислення середньої потужності:
\[ P = \frac{E}{t} \],

де \( P \) - потужність, \( E \) - енергія, \( t \) - час.

У даній задачі дані виражені в кількості квантів світла \( N \), тому нам потрібно спочатку обчислити енергію світла, використовуючи формулу енергії фотона:
\[ E = N \cdot h \cdot f \],

де \( E \) - енергія, \( N \) - кількість квантів світла, \( h \) - постійна Планка (\( 6.63 \times 10^{-34} \) Дж с), \( f \) - частота світла, яка обчислюється за формулою \( f = \frac{c}{\lambda} \), де \( с \) - швидкість світла в вакуумі (\( 3.0 \times 10^8 \) м/с), а \( \lambda \) - довжина хвилі.

Тоді:

\[ f = \frac{3.0 \times 10^8}{700 \times 10^{-9}} = 4.29 \times 10^{14} \, Гц \].
\[ E = (2 \times 10^{19}) \times (6.63 \times 10^{-34}) \times (4.29 \times 10^{14}) \].
\[ E = 5.67 \times 10^{-2} \, Дж \].

Тепер, застосовуючи формулу для обчислення потужності, отримаємо:

\[ P = \frac{5.67 \times 10^{-2}}{2} = 2.835 \times 10^{-2} \, Вт \].

Таким чином, середня потужність спалаху рубінового лазеру становить \( 2.835 \times 10^{-2} \) Вт.

Приклад використання: Яка середня потужність спалаху лазеру, який випромінює 3×10^18 квантів з довжиною хвилі 600 нм протягом 5 умовних одиниць тривалості?

Порада: Для кращого розуміння і засвоєння матеріалу, пройдіться по вивченим формулам та прикладам сами, обчисліть і проведіть подібні розрахунки на різних прикладах.

Вправа: Яка середня потужність спалаху зеленого лазеру, який випромінює 1.5×10^17 квантів з довжиною хвилі 532 нм протягом 3 умовних одиниць тривалості?