Сколько квантов излучает гелий-неоновый лазер мощностью 10 мВт за одну секунду? Какова длина волны, излучаемая этим

Pugayuschiy_Dinozavr

57

Для решения этой задачи нам понадобятся несколько физических формул и данных о гелий-неоновом лазере.

Сначала посмотрим на формулу, которая определяет количество излучаемых квантов. Количество квантов можно вычислить по следующей формуле:

\[N = \frac{{P \cdot t}}{{E}}\]

Где:
\(N\) - количество квантов,
\(P\) - мощность лазера,
\(t\) - время излучения лазера,
\(E\) - энергия одного кванта.

Мы знаем, что мощность лазера \(P\) равна 10 мВт (милливатт), что соответствует значению \(P = 10 \times 10^{-3}\) Вт (ватт).

Также, задача указывает, что время излучения лазера составляет одну секунду, то есть \(t = 1\) секунда.

Теперь нам нужно узнать энергию одного кванта \(E\). Для этого воспользуемся формулой энергии кванта света:

\[E = h \cdot f\]

Где:
\(h\) - постоянная Планка (\(6.62607015 \times 10^{-34}\) Дж·с),
\(f\) - частота излучения лазера.

Так как нам не дана частота излучения лазера, мы не можем прямо вычислить его энергию. Однако, зная, что гелий-неоновый лазер обычно испускает излучение с длиной волны около 632.8 нанометра, мы можем вычислить его частоту используя соотношение связанное с скоростью света:

\[c = \lambda \cdot f\]

Где:
\(c\) - скорость света (\(2.998 \times 10^8\) м/с),
\(\lambda\) - длина волны излучения.

Из этого выражения можно выразить частоту \(f\):

\[f = \frac{c}{\lambda}\]

Теперь у нас есть всё необходимое для решения задачи. Подставим все значения в соответствующие формулы:

\[\begin{align*}
f &= \frac{2.998 \times 10^8 \, \text{м/с}}{632.8 \times 10^{-9} \, \text{м}} \\
f &\approx 4.743 \times 10^{14} \, \text{Гц}
\end{align*}\]

Теперь мы можем использовать эту частоту для вычисления энергии одного кванта:

\[\begin{align*}
E &= h \cdot f \\
E &\approx 6.62607015 \times 10^{-34} \, \text{Дж·с} \cdot 4.743 \times 10^{14} \, \text{Гц} \\
E &\approx 3.14168 \times 10^{-19} \, \text{Дж}
\end{align*}\]

Теперь мы можем вычислить количество квантов:

\[\begin{align*}
N &= \frac{{P \cdot t}}{{E}} \\
N &= \frac{{10 \times 10^{-3} \, \text{Вт} \cdot 1 \, \text{секунда}}}{{3.14168 \times 10^{-19} \, \text{Дж}}} \\
N &\approx 318.35 \times 10^{15} \, \text{квантов}
\end{align*}\]

Поэтому, гелий-неоновый лазер мощностью 10 мВт излучает примерно 318.35 трлн (10^15) квантов за одну секунду.

Что касается длины волны, излучаемой этим лазером, мы уже рассчитали, что она составляет 632.8 нанометра.

Надеюсь, эта подробная и пошаговая информация помогла вам понять, как решить данную задачу. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать!