Физика уроки 10-11 - Физическая оптика - Давление света. Масса и импульс фотона

Задача 3253

Па­рал­лель­ный пучок све­то­вых лучей с ин­тен­сив­но­стью I=1,37кВт/м в квад­ра­те па­да­ет на шарик ра­ди­у­са r=1,00см, об­ла­да­ю­щий иде­аль­но глад­кой по­верх­но­стью. Опре­де­лить, ис­хо­дя из кор­пус­ку­ляр­ных пред­став­ле­ний, силу F, ко­то­рую ис­пы­ты­ва­ет шарик, если по­верх­ность его об­ла­да­ет ко­эф­фи­ци­ен­том по­гло­ще­ния, рав­ным 1.

Задача 3254

Лазер из­лу­чил в им­пуль­се дли­тель­но­стью t = 0,13мс пучок света с энер­ги­ей E = 10Дж. Найти сред­нее дав­ле­ние та­ко­го све­то­во­го им­пуль­са, если его сфо­ку­си­ро­вать в пят­ныш­ко диа­мет­ром d = 10мкм на по­верх­ность, пер­пен­ди­ку­ляр­ную к пучку, с ко­эф­фи­ци­ен­том от­ра­же­ния \rho = 0,50.

Задача 3255

Элек­три­че­ская лампа мощ­но­стью 100 Вт ис­пус­ка­ет 3% по­треб­ля­е­мой энер­гии в форме ви­ди­мо­го света  левая круг­лая скоб­ка \lambda=550нм пра­вая круг­лая скоб­ка рав­но­мер­но по всем на­прав­ле­ни­ям. Сколь­ко фо­то­нов ви­ди­мо­го света по­па­да­ет за 1 с в зра­чок на­блю­да­те­ля (диа­метр зрач­ка 4 мм), на­хо­дя­ще­го­ся на рас­сто­я­нии 10 км от лампы?

Задача 3256

Опре­де­ли­те массу и им­пульс фо­то­на, длина волны ко­то­ро­го 500 нм.

Задача 3257

На столе стоит вы­со­кий бру­сок мас­сой I г. Его по­верх­ность зер­каль­но от­ра­жа­ет свет, раз­ме­ры ос­но­ва­ния 1 см · 1 см. На одну из бо­ко­вых гра­ней брус­ка на вы­со­те 10 см нор­маль­но па­да­ет узкий пучок ла­зер­но­го из­лу­че­ния, мощ­ность ко­то­ро­го по­сте­пен­но уве­ли­чи­ва­ют. При какой мощ­но­сти из­лу­че­ния бру­сок опро­ки­нет­ся, если он не сколь­зит по по­верх­но­сти стола?

Задача 3258

Найти с по­мо­щью кор­пус­ку­ляр­ных пред­став­ле­ний силу све­то­во­го дав­ле­ния, ко­то­рую ока­зы­ва­ет плос­кий све­то­вой поток с ин­тен­сив­но­стью I =1Вт/см в квад­ра­те на плос­кую зер­каль­ную по­верх­ность, если угол па­де­ния  альфа = 30 гра­ду­сов и пло­щадь осве­ща­е­мой по­верх­но­сти S = 10см в квад­ра­те .

Задача 3259

Мед­ный шарик, уда­лен­ный от дру­гих тел, об­лу­ча­ет­ся мо­но­хро­ма­ти­че­ским из­лу­че­ни­ем, длина волны ко­то­ро­го 0,2 мкм. До ка­ко­го мак­си­маль­но­го по­тен­ци­а­ла за­ря­дит­ся шарик, если ра­бо­та вы­хо­да элек­тро­на с по­верх­но­сти меди 4,5 эВ?

Задача 3260

Плос­кий алю­ми­ни­е­вый элек­трод осве­ща­ет­ся уль­тра­фи­о­ле­то­вым све­том с дли­ной волны 83 нм. На какое мак­си­маль­ное рас­сто­я­ние от по­верх­но­сти элек­тро­да может уда­лить­ся фо­то­элек­трон, если вне элек­тро­да со­зда­но за­дер­жи­ва­ю­щее элек­три­че­ское поле на­пря­жен­но­сти 7,5 В/см? Крас­ная гра­ни­ца фо­то­эф­фек­та для алю­ми­ния 332 нм.

Задача 3262

Най­ди­те им­пульс фо­то­на ви­ди­мо­го света с дли­ной волны в ва­ку­у­ме 600 нм.

Задача 3263

Най­ди­те им­пульс фо­то­на уль­тра­фи­о­ле­то­во­го из­лу­че­ния с ча­сто­той 1,5 · 1015 Гц.

Задача 3264

Сколь­ко фо­то­нов ис­пус­ка­ет за пол­ча­са лазер, если мощ­ность его из­лу­че­ния равна 2 мВт? Длина волны из­лу­че­ния 750 нм.

Задача 3266

На по­верх­ность твер­до­го тела нор­маль­но па­да­ет из­лу­че­ние ла­зе­ра с дли­ной волны 660 нм. Какой им­пульс пе­ре­да­ет по­верх­но­сти каж­дый па­да­ю­щий фотон? Рас­смот­ри­те два слу­чая: а) по­верх­ность чер­ная; б) по­верх­ность зер­каль­ная.

Задача 3267

Из­лу­че­ние ла­зе­ра с дли­ной волны 440 нм па­да­ет на зер­каль­ную по­верх­ность. Угол па­де­ния равен 30°. Какой им­пульс пе­ре­да­ет по­верх­но­сти каж­дый фотон?

Задача 3268

Кос­ми­че­ский ап­па­рат мас­сой m= 1т, дви­жу­щий­ся во­круг Солн­ца, раз­вер­нул парус из ме­тал­ли­че­ской плен­ки, зер­каль­но от­ра­жа­ю­щий свет. Сила дав­ле­ния света пол­но­стью ком­пен­си­ро­ва­ла силу при­тя­же­ния Солн­ца. Ка­ко­ва пло­щадь па­ру­са? Мощ­ность из­лу­че­ния Солн­ца равна P=3,8 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 26 пра­вая круг­лая скоб­ка Вт.

Задача 3269

Ре­ля­ти­вист­ская масса элек­тро­на в 5 раз боль­ше его массы покоя. Опре­де­лить ки­не­ти­че­скую энер­гию элек­тро­на и его им­пульс. Масса покоя элек­тро­на 9,1 · 10−31 кг.

Задача 3270

Капля воды объ­е­мом 0,2 мл на­гре­ва­ет­ся све­том с дли­ной волны 0,75 мкм, по­гло­щая еже­се­кунд­но 1010 фо­то­нов. Опре­де­лить ско­рость на­гре­ва­ния воды.

Задача 3271

Дав­ле­ние сол­неч­но­го света на по­верх­ность Земли со­став­ля­ет 4,7 · 10−4 Па. Опре­де­лить энер­гию из­лу­че­ния, па­да­ю­ще­го еже­се­кунд­но на каж­дый квад­рат­ный метр по­верх­но­сти Земли, рас­по­ло­жен­ной пер­пен­ди­ку­ляр­но лучам.

Задача 3272

На по­верх­ность пло­ща­дью 100 см2 еже­ми­нут­но па­да­ет 63 Дж све­то­вой энер­гии. Найти све­то­вое дав­ле­ние в слу­ча­ях, когда по­верх­ность пол­но­стью от­ра­жа­ет и пол­но­стью по­гло­ща­ет все из­лу­че­ние.