Яка середня потужність випромінювання рубінового лазера, який випромінює 2×10^19 квантів з довжиною хвилі

Облако_4393

33

Найперше, давайте розглянемо основи оптичної фізики, щоб краще зрозуміти поняття потужності випромінювання лазера.

У фізиці, потужність випромінювання описує кількість енергії, яку випромінює джерело в світловому промені протягом одиниці часу. Величина потужності вимірюється в ватах (Вт).

Тепер, щоб обчислити середню потужність випромінювання рубінового лазера, ми маємо дані про кількість випромінюваних квантів і довжину хвилі променя.

Давайте почнемо з розрахунку енергії одного кванту світла. Для цього скористаємося формулою Планка:

\[E = hf\]

де \(E\) - енергія кванту світла, \(h\) - постійна Планка (\(6.62607015 \times 10^{-34}\) Дж/с) і \(f\) - частота світлової хвилі.

Для того, щоб розрахувати частоту, скористаємося співвідношенням між частотою світлової хвилі \(f\) і довжиною хвилі світла \(\lambda\):

\[c = \lambda f\]

де \(c\) - швидкість світла в вакуумі (\(3 \times 10^8\) м/с).

З цих формул, ми можемо вивести формулу для розрахунку енергії кванту:

\[E = \frac{hc}{\lambda}\]

Тепер, коли у нас є формула для розрахунку енергії кванту світла, ми можемо знайти загальну енергію, випромінювану рубіновим лазером протягом певного часу. Загальна енергія може бути знайдена, помноживши енергію одного кванту на кількість квантів:

\[E_{\text{загальна}} = E_{\text{кванту}} \times \text{кількість квантів}\]

Отже, для нашої задачі, ми маємо дані про кількість квантів (2×10^19) і довжину хвилі (700 нм = \(700 \times 10^{-9}\) м). Підставивши ці значення в формулу, ми отримаємо загальну енергію:

\[E_{\text{загальна}} = \frac{hc}{\lambda} \times \text{кількість квантів}\]

Однак, щоб знайти середню потужність, нам потрібно поділити загальну енергію на час, протягом якого випромінюється світло. У задачі не вказано, яким саме часом ми повинні користуватись, тому немає можливості точно відповісти на це запитання. Ви можете використовувати будь-який період, який вважаєте відповідним.

Отже, щоб знайти середню потужність, ми ділимо загальну енергію на обраний час:

\[P_{\text{середня}} = \frac{E_{\text{загальна}}}{\text{час}}\]

Не забудьте виконати всі необхідні перетворення одиниць для виконання розрахунків.