Номер 4.2.2, страница 109, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

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

Дано:

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

Скорость света в вакууме $c \approx 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}$ (фундаментальная физическая постоянная).

Данные представлены в системе СИ.

Найти:

Плотность потока излучения (интенсивность волны) $I$.

Решение:

Плотность потока излучения, или интенсивность электромагнитной волны, представляет собой величину, равную энергии, переносимой волной через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения, за единицу времени. Эта величина связана с плотностью энергии волны $w$ следующим соотношением:

$I = w \cdot c$

где $c$ — скорость распространения волны (в данном случае — скорость света в вакууме).

Подставим числовые значения в формулу:

$I = 4 \cdot 10^{-11} \frac{\text{Дж}}{\text{м}^3} \cdot 3 \cdot 10^8 \frac{\text{м}}{\text{с}} = 12 \cdot 10^{-3} \frac{\text{Дж}}{\text{м}^2 \cdot \text{с}}$

Зная, что 1 Ватт (Вт) равен 1 Джоулю в секунду (1 Вт = 1 Дж/с), получаем:

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

Приставка "милли" (м) обозначает множитель $10^{-3}$, следовательно, результат можно выразить в милливаттах на квадратный метр (мВт/м²).

$I = 12 \text{ мВт/м}^2$

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