Расчётная задача по молекулярной физике или электродинамике · 56 заданий
- Задание №23№23
По двум горизонтальным параллельным проводящим рельсам с пренебрежимо малым сопротивлением, замкнутым на последовательно соединённые резистор с сопрот…
Закон Ома для участка цепи
- Задание №23№23
В стакан калориметра, содержащий 250 г воды, опустили кусок льда массой 140 г, имевшего температуру 0°С. После того как наступило тепловое равновеси…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
На металл падает поток фотонов с длиной волны в 3 раза меньше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз уменьшится максимальная кинетическая энерг…
Расчётная задача: МКТ/электродинамика
- Задание №23№23
Кусок льда опустили в термос, содержащий воду при температуре 50°С. Начальная температура льда 0°С. При переходе к тепловому равновесию часть льда мас…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсато…
Потенциальность электростатического поля
- Задание №23№23
В тонкой рассеивающей линзе получено уменьшенное в 4 раза изображение предмета. Определите модуль фокусного расстояния линзы, если изображение предмет…
Формула тонкой линзы
- Задание №23№23
В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная удельная теплоёмкость материала болта, имеющего масс…
Изменение агрегатных состояний вещества: плавление и…
- Задание №23№23
На дифракционную решётку, имеющую 500 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает узкий луч монохроматического света частотой 5 · 10¹⁴ Гц.…
Дифракция света
- Задание №23№23
На дифракционную решётку, имеющую 300 штрихов на 1 мм, перпендикулярно её поверхности падает узкий луч монохроматического света частотой 5,6 · 10¹⁴ Гц…
Дифракция света
- Задание №23№23
На металл падает поток фотонов с частотой в 3,5 раза больше «красной границы» фотоэффекта. Во сколько раз увеличится максимальная кинетическая энергия…
Расчётная задача: МКТ/электродинамика
- Задание №23№23
В калориметре находятся в тепловом равновесии 50 г воды и 5 г льда. Какой должна быть минимальная масса болта, имеющего температуру 339 К, чтобы после…
Уравнение теплового баланса
- Задание №23№23
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсато…
Потенциальность электростатического поля
Лазер излучает в импульсе 1019 световых квантов. Средняя мощность импульса лазера 1100 Вт при длительности вспышки 3 ⋅ 10−3 с. Определите длину волны излучения лазера. Ответ выразите в микрометрах.
Решение
Решение:
Обозначения. N=1019 — число световых квантов, излучённых за импульс, P=1100 Вт — средняя мощность импульса, t=3⋅10−3 с — длительность вспышки, λ — искомая длина волны, ε — энергия одного кванта, W — энергия импульса, h=6,6⋅10−34 Дж⋅с — постоянная Планка, c=3⋅108 м/с — скорость света в вакууме.
Используемые законы. Энергия, излучённая за импульс, по определению средней мощности равна
W=Pt.
Эта энергия складывается из энергий отдельных квантов, каждый из которых по формуле Планка несёт энергию
ε=hν=λhc,W=Nε=λNhc.
Преобразования. Приравнивая два выражения для W:
λNhc=Pt⇒λ=PtNhc.
Расчёт.
λ=1100 Вт⋅3⋅10−3 с1019⋅6,6⋅10−34 Дж⋅с⋅3⋅108 м/с=3,31,98⋅10−6≈6⋅10−7 м=0,6 мкм.
Проверка. Полученное значение попадает в диапазон видимого света (оранжево-красная область), что для лазерного излучения вполне разумно; энергия одного кванта ε=W/N=3,3 Дж/1019=3,3⋅10−19 Дж≈2,1 эВ — типичная энергия фотона видимого диапазона.
Ответ: λ≈0,6 мкм.