Номер 3, страница 58, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Световой поток мощностью $N = 6 \text{ Вт}$ нормально падает на поверхность площадью $S = 10 \text{ см}^2$. Коэффициент отражения $\rho = 0,6$. Определите давление света на поверхность.

Ответ: $32 \text{ мкПа}$.

Дано:

Мощность светового потока $N = 6$ Вт

Площадь поверхности $S = 10$ см²

Коэффициент отражения $ρ = 0,6$

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

Перевод в систему СИ:

$S = 10 \text{ см}^2 = 10 \cdot (10^{-2} \text{ м})^2 = 10 \cdot 10^{-4} \text{ м}^2 = 10^{-3} \text{ м}^2$

Найти:

Давление света $\text{p}$

Решение:

Давление $\text{p}$, оказываемое светом при нормальном падении на поверхность, вычисляется по формуле, учитывающей как поглощенный, так и отраженный свет:

$p = p_{погл} + p_{отр}$

Давление можно выразить через интенсивность света $\text{I}$ и коэффициент отражения $\rho$. Интенсивность падающего света — это мощность $\text{N}$, приходящаяся на единицу площади $\text{S}$.

$I = \frac{N}{S}$

Общая формула для давления света, падающего нормально на поверхность, имеет вид:

$p = \frac{I}{c}(1 + \rho)$

где $\text{I}$ — интенсивность света, $\text{c}$ — скорость света в вакууме, $\rho$ — коэффициент отражения.

Подставим выражение для интенсивности в формулу для давления:

$p = \frac{N}{S \cdot c}(1 + \rho)$

Теперь подставим числовые значения, переведенные в систему СИ:

$p = \frac{6 \text{ Вт}}{10^{-3} \text{ м}^2 \cdot 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}}(1 + 0,6)$

Выполним вычисления:

$p = \frac{6 \cdot 1,6}{3 \cdot 10^5} \frac{\text{Вт}}{\text{м}^2 \cdot \text{м/с}} = \frac{9,6}{3 \cdot 10^5} \text{ Па}$

$p = 3,2 \cdot 10^{-5} \text{ Па}$

Чтобы сравнить с ответом, переведем полученное значение в микропаскали (мкПа). В одном паскале $10^6$ микропаскалей.

$p = 3,2 \cdot 10^{-5} \text{ Па} = 3,2 \cdot 10^{-5} \cdot 10^6 \text{ мкПа} = 32 \text{ мкПа}$

Ответ: давление света на поверхность составляет 32 мкПа.