2015-01-21
3607
Лазер на рубине излучает в импульсе длительностью t = 0,5.10-3 с энергию W = 1 Дж в виде почти параллельного пучка с площадью сечения S = 0,8 см2. Длина волны l = 0,694 мкм. Определить плотность потока фотонов в пучке и давление света на площадку, расположенную перпендикулярно пучку. Коэффициент отражения r = 0,6, (расчет давления произвести с помощью корпускулярных представлений).
Дано: Решение
 |
t = 0,5.10-3 с Общее число фотонов, излучаемых лазером
W = 1 Дж
S = 0,8 см2 
(1)
l = 0,694 мкм Если мощность лазера постоянна в течение времени
r = 0,6 излучения и постоянна по площади поперечного се-
j,rc =? чения пучка,то плотность потока фотонов можно запи-
сать в виде
(2)
Подставляя выражение (1) в (2), получаем
Проверка размерности: 
Изменение импульса одного фотона в результате удара
Drу¢ = -2rу, Drу² = -rу. (3)
Число отразившихся фотонов:
DN¢= DNr. (4)
Если за некоторый промежуток времени Dt о площадку ударится DN фотонов, причем DN¢ из них отразится, то суммарное изменение импульса всех ударившихся о площадку фотонов
(5)
Чтобы определить давление света, Подставим выражения (3) и (4) в (5):
Тогда сила, действующая на площадку s,
(6)
Как видно из выражения (6), сила 
сонаправлена вектору импульса фотонов в падающем пучке и, следовательно, перпендикулярна площадке s:
рс = руDN(1+r)/sDt.
Так как плотность j потока фотонов не изменяется со временем и вдоль сечения светового пучка, то очевидно, что DN)/sD t= j, откуда получаем
Рс = hj(1+r)/l = 0,13 Па
Проверка размерности:
.
