Номер 3.2.1, страница 60 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3.2.1. Плотность энергии электромагнитной волны равна $4 \cdot 10^{-11} \text{ Дж}/\text{м}^3$. Найдите плотность потока излучения. (Ответ: $12 \text{ мВт}/\text{м}^2$.)

Дано:

Плотность энергии электромагнитной волны $w = 4 \cdot 10^{-11} \text{ Дж/м}^3$

Скорость света в вакууме $c = 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}$

Найти:

Плотность потока излучения $I$

Решение:

Плотность потока излучения, также известная как интенсивность электромагнитной волны ($I$), связана с объемной плотностью ее энергии ($w$) и скоростью распространения волны ($c$) следующим соотношением:

$I = w \cdot c$

Подставим заданные значения в эту формулу:

$I = (4 \cdot 10^{-11} \text{ Дж/м}^3) \cdot (3 \cdot 10^8 \text{ м/с})$

Выполним вычисления:

$I = (4 \cdot 3) \cdot 10^{-11 + 8} \frac{\text{Дж}}{\text{м}^2 \cdot \text{с}}$

$I = 12 \cdot 10^{-3} \frac{\text{Дж}}{\text{м}^2 \cdot \text{с}}$

Единица измерения мощности, Ватт (Вт), определяется как Джоуль в секунду (1 Вт = 1 Дж/с). Следовательно, мы можем переписать выражение для $I$ в виде:

$I = 12 \cdot 10^{-3} \text{ Вт/м}^2$

Используя приставку "милли-" (м), которая соответствует множителю $10^{-3}$, получаем окончательный результат:

$I = 12 \text{ мВт/м}^2$

Ответ: плотность потока излучения равна $12 \text{ мВт/м}^2$.