Лазер излучает в импульсе 10¹⁹ световых квантов. Средняя мощность импульса лазера 1100 Вт при длительности вспышки 3 умножить на 10 в степени минус 3 ^{ }с. Определите длину волны излучения лазера. Ответ выразите в микрометрах. мкм

Лазер излучает в импульсе 10¹⁹ — Задание 16 ЕГЭ физика

Задание №16. Ядерная и Квантовая Физика

Модель Атома

№2. Задание 16

ID: 00026142

Лазер излучает в импульсе 10¹⁹ световых квантов. Средняя мощность импульса лазера 1100 Вт при длительности вспышки $3\cdot 10^{-3}$ ^{ }с. Определите длину волны излучения лазера. Ответ выразите в микрометрах.

мкм

Источник: ФИПИ

Решение

Лазер за одну вспышку испускает много фотонов, и вся энергия вспышки распределяется поровну между ними. Сначала найдём полную энергию вспышки, потом энергию одного фотона, а из неё — длину волны.

Полная энергия импульса — это мощность, умноженная на время вспышки: $E=P\tau=1100\cdot 3\cdot10^{-3}=3{,}3$ Дж.

Энергия одного фотона: $E_1=\dfrac{E}{N}=\dfrac{3{,}3}{10^{19}}=3{,}3\cdot10^{-19}$ Дж.

Из формулы $E_1=\dfrac{hc}{\lambda}$ выражаем длину волны: $\lambda=\dfrac{hc}{E_1}=\dfrac{6{,}63\cdot10^{-34}\cdot 3\cdot10^{8}}{3{,}3\cdot10^{-19}}\approx 6{,}0\cdot10^{-7}$ м $$=0{,}6$$ мкм.

И всё сходится: столько миллионов фотонов за импульс дают длину волны, характерную для видимого света.