Мощность излучения лазерной указки с длиной волны лямбда равно 500 нм равна P равно 1 мВт. Определите время, за которое лазерная указка излучает N равно 5 умножить на 10 в степени 15 фотонов. Ответ дайте в секундах.

Задание 16 ЕГЭ по физике: Мощность излучения лазерной указки с длиной волны лямбда равно…

№2. Задание 16

ID: 00015785

Мощность излучения лазерной указки с длиной волны $\lambda = 500$ нм равна $P = 1$ мВт. Определите время, за которое лазерная указка излучает $N = 5 \cdot 10^{15}$ фотонов.

Ответ дайте в секундах.

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Каждый фотон уносит энергию $E = hc/\lambda$ . Чтобы вылетело $N$ фотонов, лазер должен излучить суммарную энергию $W = NE$ . Мощность $P$ — энергия за секунду, поэтому время $t = W/P$ .

Шаг 1. Энергия одного фотона

$E = \dfrac{hc}{\lambda} = \dfrac{6{,}63 \cdot 10^{-34} \cdot 3 \cdot 10^{8}}{500 \cdot 10^{-9}} \approx 3{,}978 \cdot 10^{-19}$ Дж.

Шаг 2. Время излучения

Мощность $P = 1$ мВт $= 10^{-3}$ Вт. Тогда

$t = \dfrac{NE}{P} = \dfrac{N h c}{P \lambda} = \dfrac{5 \cdot 10^{15} \cdot 3{,}978 \cdot 10^{-19}}{10^{-3}} \approx 1{,}99 \approx 2$ с.

Ответ: $t = 2$ с.