Квантово-оптические явления

Задача 1. Кусочек металлической фольги массой $m=1$ мг освещается лазерным импульсом, мощность которого $P=15$ Вт. Какую скорость приобретет пластинка, если коэффициент отражения $R=1$, а длительность импульса $\tau=0,5$ с? Решение. Импульс, приобретенный пластинкой, будет равен удвоенному импульсу всех фотонов, прилетевших на нее, поскольку коэффициент отражения равен 1...

В задании 22 ЕГЭ по физике (2017) нужно уметь определять погрешности вычислений различных величин. Теория вычисления различных погрешностей  - сложная самостоятельная наука, которую преподают обычно в вузах. Для школы и для успешной сдачи экзамена нам потребуются базовые знания, которые я и собрала в этой статье. В...

В этой статье мы вычислим как работу выхода, так и кинетическую энергию электронов, определим их скорость и импульс. Задача 1. Максимальная кинетическая энергия электронов, вылетающих из рубидия при его освещении ультрафиолетовыми лучами с длиной волны $\lambda = 3,17 \cdot 10^{-7}$ м‚ $Е = 2,84 \cdot...

В этой статье будем рассчитывать красную границу фотоэффекта, скорости электронов и задерживающее напряжение. Задача 1. С какой скоростью вылетают электроны с поверхности цезия при освещении желтым светом с длиной волны $\lambda = 590$ нм? Скорость фотоэлектрона равна $$\upsilon=\sqrt{\frac{2}{m}\left(h \nu-A\right)}= \sqrt{\frac{2}{m}\left(\frac{hc}{\lambda}-\frac{hc}{\lambda_0}\right)}=\sqrt{2hc}\sqrt{\frac{\lambda_0-\lambda}{m\lambda_0\lambda }}$$ Красная граница фотоэффекта для цезия равна...

Задачи на фотоэффект: определение красной границы, работы выхода, массы фотона. Задача 1. Красная граница фотоэффекта для натрия $\lambda = 547$ нм. Найти работу выхода электрона из натрия. Работа выхода (Дж) определяется формулой: $$A=\frac{h c}{\lambda}=\frac{6,62\cdot10^{-34}\cdot 3\cdot10^8}{547\cdot10^{-9}}=3,6\cdot10^{-19}$$ Выражая в эВ, получим $$A=\frac{3,6\cdot10^{-19}}{1,6\cdot10^{-19}}=2,27$$ Ответ: $A=3,6\cdot10^{-19}$ Дж, или 2,27 эВ. Задача 2. Какова наименьшая...

В этой статье будем определять концентрацию фотонов в световом луче, и количество фотонов, падающих за определенное время на поверхность известной площади. Задача 1. Рубиновый лазер дает импульс монохроматического излучения с длиной волны $\lambda=6943$ А. Определить концентрацию фотонов в пучке, если мощность излучения лазера $P=2$ МВт,...

В статье предложено несколько задач на определение напряжения, под которым работает рентгеновская трубка, КПД трубки, также задача на тепловой баланс: капелька нагревается под действием света. Задача 1. Чем более высокое напряжение подают на рентгеновскую трубку, тем более жесткие (т. е. с более короткими волнами) лучи...

Определим количество фотонов по мощности прибора и наоборот: мощность прибора по количеству фотонов. Задача 1. Сколько фотонов ежесекундно испускает нить электрической лампы полезной мощностью $Р = 1$ Вт, если длина волны излучения, соответствующая средней энергии фотона, $\lambda = 1$мкм? $$n=\frac{E}{E_f}=\frac{Pt\lambda}{h с}=\frac{10^{-6}}{6,62\cdot10^{-34}\cdot3 \cdot10^8}=5\cdot10^{18}$$ Ответ: $n=5\cdot10^{18}$ Задача 2. Определить мощность...

Определим количество фотонов в импульсе излучения. Задача 1. Поток фотонов падает из вакуума на оптически прозрачное вещество с показателем преломления $n$ для данной длины волны. Определить импульс падающего фотона, если его длина волны в веществе равна $\lambda$. $$p=\frac{h}{\lambda}$$ $$n=\frac{hc}{E \lambda}=\frac{pc}{E}$$ Откуда $$p=\frac{ nE }{c }=\frac{nhc}{\lambda c }$$ Поэтому $$p=\frac{h n }{...

В этой статье будем находить массы и импульсы фотонов, а заодно вспомним молекулярно-кинетическую теорию, а также и волновую оптику... Задача 1. Импульсы фотонов $р_1 = 4\cdot 10^{-22}$ кг$\cdot$м/с и $p_2= 10^{-21}$ кг$\cdot$м/с. Во сколько раз отличаются соответствующие им длины волн? $$p_f=\frac{h}{\lambda}$$ $$\frac{p_{f1}}{p_{f2}}=\frac{\lambda_2}{\lambda_1}=\frac{\lambda_1}{\lambda_2}=\frac{p_{f2}}{p_{f1}}=\frac{10^{-21} }{4\cdot 10^{-22}}=2,5$$ Ответ: в 2,5 раза.

В этой статье предложены задачи на определение энергий и импульсов фотонов. Некоторые простые задачи предложено решить самостоятельно, к ним приведены только ответы. Задача 1. Найти массу фотона, энергию фотона и импульс фотона для: а) красных лучей с длиной волны $\lambda_1 = 7200 A^{\circ}$; б) рентгеновских...