Номер 1, страница 130, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Объемная плотность энергии электромагнитной волны $2 \cdot 10^{-10} \text{ Дж/см}^3$. Найдите плотность потока излучения.

Ответ: $0,06 \frac{\text{Вт}}{\text{м}^2}$.

1. Дано:

Объемная плотность энергии электромагнитной волны, $w = 2 \cdot 10^{-10} \frac{Дж}{см^3}$.

Для расчетов необходимо перевести все величины в Международную систему единиц (СИ).

Объемная плотность энергии $\text{w}$ дана в Дж/см³. Переведем ее в Дж/м³.

Так как $1 \text{ см} = 10^{-2} \text{ м}$, то $1 \text{ см}^3 = (10^{-2} \text{ м})^3 = 10^{-6} \text{ м}^3$.

$w = 2 \cdot 10^{-10} \frac{Дж}{см^3} = 2 \cdot 10^{-10} \frac{Дж}{10^{-6} м^3} = 2 \cdot 10^{-10} \cdot 10^6 \frac{Дж}{м^3} = 2 \cdot 10^{-4} \frac{Дж}{м^3}$.

Найти:

Плотность потока излучения, $\text{I}$.

Решение:

Плотность потока излучения (интенсивность) электромагнитной волны $\text{I}$ связана с ее объемной плотностью энергии $\text{w}$ соотношением:

$I = w \cdot c$

где $\text{c}$ — скорость распространения волны в вакууме (скорость света), $c \approx 3 \cdot 10^8 \frac{м}{с}$.

Подставим в формулу значение объемной плотности энергии в системе СИ:

$I = (2 \cdot 10^{-4} \frac{Дж}{м^3}) \cdot (3 \cdot 10^8 \frac{м}{с}) = 6 \cdot 10^4 \frac{Дж}{м^2 \cdot с}$

Единица измерения Дж/с (джоуль в секунду) соответствует единице измерения мощности Вт (ватт). Следовательно, плотность потока излучения измеряется в Вт/м².

$I = 6 \cdot 10^4 \frac{Вт}{м^2}$

Стоит отметить, что полученный ответ ($60000 \frac{Вт}{м^2}$) отличается от ответа, приведенного на изображении ($0,06 \frac{Вт}{м^2}$). Такое расхождение, вероятнее всего, вызвано опечаткой в условии задачи: скорее всего, единицы измерения должны были быть Дж/м³, а не Дж/см³. Если выполнить расчет с таким предположением ($w = 2 \cdot 10^{-10} \frac{Дж}{м^3}$), результат совпадет с приведенным в задании:

$I = (2 \cdot 10^{-10} \frac{Дж}{м^3}) \cdot (3 \cdot 10^8 \frac{м}{с}) = 6 \cdot 10^{-2} \frac{Вт}{м^2} = 0,06 \frac{Вт}{м^2}$

Однако, строго следуя данным из условия задачи, верным является первый расчет.

Ответ: $I = 6 \cdot 10^4 \frac{Вт}{м^2}$.