Номер 1, страница 73 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Объемная плотность энергии электромагнитной волны $2 \cdot 10^{-16} \text{ Дж}/\text{см}^3$. Найдите плотность потока излучения.

Ответ: $0,06 \text{ Вт}/\text{М}^3$.

1. Дано:

Объемная плотность энергии электромагнитной волны $w = 2 \cdot 10^{-16}$ Дж/см³.

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

Перевод в систему СИ:

Поскольку 1 м = 100 см, то 1 м³ = $(100 \text{ см})^3 = 10^6$ см³. Следовательно, 1 см³ = $10^{-6}$ м³.

$w = 2 \cdot 10^{-16} \frac{\text{Дж}}{\text{см}^3} = 2 \cdot 10^{-16} \frac{\text{Дж}}{10^{-6} \text{ м}^3} = 2 \cdot 10^{-10} \frac{\text{Дж}}{\text{м}^3}$.

Найти:

Плотность потока излучения $\text{I}$.

Решение:

Плотность потока излучения $\text{I}$, также известная как интенсивность волны или модуль вектора Пойнтинга, связана с объемной плотностью энергии $\text{w}$ электромагнитной волны через скорость ее распространения $\text{c}$ (скорость света в вакууме).

Формула для расчета имеет вид:

$I = w \cdot c$

Подставим данные, выраженные в системе СИ, в эту формулу:

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

Выполним вычисления:

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

Зная, что мощность в 1 Ватт (Вт) равна энергии в 1 Джоуль (Дж), переданной за 1 секунду (с), то есть $1 \text{ Вт} = 1 \frac{\text{Дж}}{\text{с}}$, мы можем выразить результат в Вт/м².

$I = 0,06 \frac{\text{Вт}}{\text{м}^2}$

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