Меню

Сколько фотонов видимого света испускает за 1 с электрическая лампочка мощностью 100вт

Примеры решения задач. Пример №1. Электрическая лампа мощностью 100Вт испускает 3% потребляемой энергии в форме видимого света (λ=550 нм) равномерно по всем направлениям

Пример №1. Электрическая лампа мощностью 100Вт испускает 3% потребляемой энергии в форме видимого света (λ=550 нм) равномерно по всем направлениям. Сколько фотонов види-

мого света попадает за 1с в зрачок наблюдателя (диаметр зрачка 4 мм), находящегося на рас-стоянии 10 км от лампы?

Дано: Решение:
r = 10000 м Полная световая энергия, приходящаяся на единицу площади поверхно-
Pл = 100 Вт сти, удаленной от источника на расстояние r, равна:
λ = 550 нм = Sср=4πr 2 ,
= 5,5·10 -7 м Wсв=0,03·100вт·1с/4πr 2 .
d = 4·10 -3 м Энергия одного кванта света
t = 1 c εγ = hυ=hc/λ.
Число фотонов, попадающих на единицу площади поверхности, удален-
Nγ=?
ной на расстояние r от источника:
N`γ=0,03·P·t·λ/4·π·r 2 ·h·c.

Площадь зрачка наблюдателя

Проверка единицы измерения расчетной величины

Расчет числового значения: Nз=8,3·10 4 фотонов. Ответ:Nз=8,3·10 4 фотонов.

Пример №2. Найти постоянную Планка h, если известно, что электроны, вырываемые из ме-талла светом с частотой υ1 = 2,2·10 15 , полностью задерживается разностью потенциалов

Uз1 = 6.6 В, а вырываемые светом с частотой υ2 = 4,6·10 15 Гц разностью потенциалов

Дано: Решение:
υ1 = 2,2·10 15 Гц Запишем уравнение Эйнштейна для явления внешнего фотоэффекта:
Uз1 = 6.6 В h·υ1 = Aвых+е·Uз1,
υ2 = 4,6·10 15 Гц h·υ2 = Aвых+е·Uз2.
Uз2 = 16.5 В
h = ?

и подставим в уравнение Эйнштейна

Проверим единицу измерения:

(h) = Дж·с=Кл·В/с -1 = Дж·с

Расчет: h=1,6·10 -19 Кл·9,9В/2,4·10 15 =6,6·10 -34 Дж·с Ответ:h=6.6·10 -34 Дж·с.

Пример №3. Электрон, начальной скоростью которого можно пренебречь прошел ускоряю-щую разность потенциалов U=30кВ. Найти длину волны де Бройля.

Дано:

Решение:

По определению длина волны де Бройля равна:

Определим, классически или релятивистки движется электрон. Для этого найдем кинетическую энергию электрона и сравним ее с энергией покоя.

Если Тк = -19 ·3·10 4 Дж = 4.8·10 -15 Дж = 3·10 4 эВ; еU = me ·v 2 / 2.

V = 2eU .

E = mc 2 =0.5 МэВ = 5·10 5 эВ

Ответ:λ= 11, 61 * 10 –25 м.

Пример №4. Определить максимальную скорость υмах фотоэлектронов, вырываемых с по-верхности серебра: 1) ультрафиолетовым излучением с длиной волны λ1 = 0,155 мкм; 2) γ – из-лучением с длиной волны λ2 = 2,47 пм.

Дано: Решение:
λ1 = 0,155 мкм = Максимальную скорость фотоэлектронов определим из уравнения Эйн-
= 0,155 10 –6 м штейна для фотоэффекта:
λ2 = 2,47 пм = ε = А вых + Ек мах.
= 2,47 10 –12 м Энергия фотона:
А вых = 4,7 эВ ε = h c / λ.
Кинетическая энергия фотоэлектрона в зависимости от того, какая ско-
υмах
рость ему сообщается, может быть выражена по классической формуле:
Ек = m υ 2 / 2,

или по релятивистской:

Скорость фотоэлектрона зависит от энергии фотона, вызывающего фотоэффект: если энер-гия фотона во много раз меньше энергии покоя электрона, то может быть применена классиче-ская формула ; если же энергия фотона сравнима с энергией покоя электрона то вычисление по классической формуле приводит к грубой ошибке, в этом случае кинетическую энергию фото-электрона необходимо выражать по релятивистской формуле.

Это значение энергии фотона много меньше энергии покоя электрона (0,51 МэВ). Следова-тельно, для данного случая:

v= 2 ( ε 1 − A вых ) .
max m

Расчет:

Вычислим энергию фотона γ – излучения:

ε2 = h c / λ2 = 8,04 * 10 –15 Дж = 0,502 МэВ.

Работа выхода электрона пренебрежимо мала по сравнению с энергией γ – фотона, поэтому можно принять, что максимальная кинетическая энергия электрона равна энергии фотона:

Так как в данном случае кинетическая энергия электрона сравнима с его энергией покоя, то для вычисления скорости электрона следует взять релятивистскую формулу кинетической энергии:

Читайте также:  Мощность отдаваемая динамику с сопротивлением 6ом

Ек мах = Е ( 1/ 1− β 2 – 1 ),

где Е = m с 2 , выполнив преобразования получим:

β = 1− β 2 (2 Е + Ек мах) Ек мах / ( Е + Ек мах) = 0,755

Следовательно, максимальная скорость фотоэлектронов, вырываемых γ – излучением:

υмах = с β = 226 Мм/с.

Ответ:1)υмах= 1,08Мм/с. 2)υмах= 226Мм/с.

Пример №5. Определить красную границу λ фотоэффекта для цезия, если при облучении его поверхности фиолетовым светом длиной волны λ = 400 нм максимальная скорость фото-электронов равна υмах = 0,65 Мм/с?

Дано:

λ = 400 нм = = 4 * 10 –7 м

υмах =0,65мм/с = = 6,5 * 10 5 м/с

Решение:

При облучении светом, длина волны λ которого соответствует красной границе фотоэффекта, скорость, а следовательно и кинетическая энергия фо-тоэлектронов равны нулю. Поэтому уравнение Эйнштейна для фотоэффекта запишется в виде:

Работу выхода для цезия определим с помощью уравнения Эйнштейна:

А вых = ε — Ек = h c / λ — m υ 2 / 2 = 3,05 * 10 –19 Дж,

Ответ:λ= 640нм.

Пример №6. В результате эффекта Комптона фотон при соударении с электроном был рас-сеян на угол θ = 90 0 . Энергия ε , рассеянного фотона равна 0,4 МэВ. Определить энергию ε фо-тона до рассеяния.

Дано: Решение:
θ = 90 0 Для определения энергии первичного фотона воспользуемся формулой
ε , = 0,4 МэВ Комптона в виде:
λ , — λ = 2 * (2 π ħ / m с ) sin 2 θ/2,
ε = ?

преобразуем, с учетом:

а длины волн λ , и λ выразим через энергии ε , и ε соответствующих фотонов:

2 π ħ с / ε , — 2 π ħ с / ε = (2 π ħ с/ m с 2 ) 2 sin 2 θ/2

ε = ( ε , m с 2 ) / m с 2 — ε , 2 sin 2 θ/2 = ε , Е / Е – 2 ε , sin 2 θ/2, где Е = m с 2

Расчет: ε = 1,85 МэВ.

Ответ:ε= 1,85МэВ.

Пример №7. Параллельный пучок света длиной волны λ = 500 нм падает нормально на за-черненную поверхность, производя давление р = 10 мкПа. Определить: 1) концентрацию фото-нов n в пучке; 2) число фотонов n1 , падающих на поверхность площадью 1 м 2 за время 1 с.

Дано:

λ = 500 нм S = 1 м 2

р = 10 мкПа t = 1c

Решение:

Концентрация фотонов n в пучке может быть найдена , как частное от де-ления объемной плотности энергии ω на энергию одного фотона ε

определяющей давление света, где – коэффициент отражения найдем:

Энергия фотона зависит от частоты, а следовательно и от длины световой волны:

Получим искомую концентрацию фотонов:

n = p λ / ( 1 + ρ ) h c.

Коэффициент отражения ρ для зачерненной поверхности принимаем равным нулю. Расчет:

n = 2,52 * 10 13 м –3 .

Число фотонов n1, падающих на поверхность площадью 1 м 2 за время 1 с, найдем из соот-ношения n1 = N / S t , где N – число фотонов, падающих за время t на поверхность площадью S.

Но N = n c S t, следовательно, n1 = n c S t / S t = n c

n1 = 7, 56 * 10 21 м –2 с –1 Ответ:n = 2,52 * 10 13 м –3 , n1= 7, 56 * 10 21 м –2 с –1 .

Источник



Сколько фотонов видимого света испускает за 1 с электрическая лампочка мощностью 100вт

Задание 27. Электрическая лампа мощностью 100 Вт испускает ежесекундно фотонов. Средняя длина волны излучения 600 нм. Определите коэффициент полезного действия лампы.

Энергия вылетающих фотонов из лампочки за t=1 сек, равна

где P=100 Вт – мощность лампочки; t=1 сек – время; η – КПД лампочки. Учитывая, что за 1 секунду вылетает фотонов, энергия одного фотона, равна:

где h – постоянная Планка; c – скорость света; λ – длина волны. Выразим КПД лампочки, получим:

Читайте также:  Задачи расчета цепей баланс мощностей

Ответ: 3,3.

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • Вариант 1
  • Вариант 1. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 2
  • Вариант 2. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 3
  • Вариант 3. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 4
  • Вариант 4. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 5
  • Вариант 5. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 6
  • Вариант 6. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 7
  • Вариант 7. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 8
  • Вариант 8. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 9
  • Вариант 9. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 10
  • Вариант 10. Подготовка к ЕГЭ 2019 по физике
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
  • Вариант 11 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 1)
  • Вариант 1. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 12 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 2)
  • Вариант 2. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 13 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 3)
  • Вариант 3. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 14 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 4)
  • Вариант 4. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 15 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 5)
  • Вариант 5. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 16 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 6)
  • Вариант 6. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 17 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 7)
  • Вариант 7. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 18 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 8)
  • Вариант 8. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 19 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 9)
  • Вариант 9. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 20 (совпадает с ЕГЭ 2018 вариант 10)
  • Вариант 10. Задания ЕГЭ 2018 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Измененное задание 24
  • Вариант 21 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 11)
  • Вариант 11. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 22 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 12)
  • Вариант 12. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 23 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 13)
  • Вариант 13. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 24 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 14)
  • Вариант 14. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 25 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 15)
  • Вариант 15. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 26 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 16)
  • Вариант 16. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 27 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 21)
  • Вариант 21. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 28 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 22)
  • Вариант 22. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 29 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 23)
  • Вариант 23. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
  • Вариант 30 (совпадает с ЕГЭ 2017 вариант 24)
  • Вариант 24. Задания ЕГЭ 2017 Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов
    • Дополнительное задание 24
Читайте также:  Вакуумный насос малой мощности

Для наших пользователей доступны следующие материалы:

  • Инструменты ЕГЭиста
  • Наш канал

Источник

Сколько фотонов видимого света испускает за 1 с электрическая лампочка мощностью 100 Вт, если средняя длина волны излучения 600 нм, а световая отдача

N=КПД*Р(мощность)/(hC/ на длину волны)

Другие вопросы из категории

центра О равна V = 5 м/с. Каковы угловая скорость w колеса и ускорение А его верхней точки

магнитоэлектрической, электромагнитной системы

коэффициент диффузии? Молярная масса 2 г/моль.

Читайте также

2)Определить полный световой поток Фп, изучаемый электрической лампой мощностью 60 Вт.

3)Над центром круглого стола радиусом 0,5 м на высоте 2 м висит электрическая лампа мощностью 100 Вт. Найти освещённость Е на краю стола. Является ли эта освещённость достаточной для чтения?

4)Два зеркала расположены под углом 90 (градусов) друг к другу. На одно из зеркал падает луч света под углом 50 (градусов) друг к другу. На одно из зеркал падает луч света под углом 50 (градусов). Найти угол отражения луча от второго зеркала Y2

5)Луч света переходит из воды в алмаз, падая на границу раздела под углом 65 (градусов). На какой угол отклонится луч света от своего первоначального направления?

6)Луч света падает из вакуума на поверхность прозрачной среды под углом 70 (градусов) и преломляется под углом 60( градусов). Найти скорость света в этой среде

7)Солнечные лучи падают под углом 30(градусов). Какова высота здания h, если длина его тени 20 м?

Источник

Adblock
detector