Номер 1, страница 194 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

1. Лазер непрерывного действия создает монохроматическое излучение. Мощность лазера $P = 2 \text{ Вт}$. Определите давление света на пластинку площадью $S = 1 \text{ см}^2$, расположенную перпендикулярно лучу, если поверхность пластинки полностью поглощает излучение.

1. Дано:

Мощность лазера $P = 2$ Вт

Площадь пластинки $S = 1$ см²

$S = 1 \text{ см}^2 = 1 \cdot (10^{-2} \text{ м})^2 = 10^{-4} \text{ м}^2$

Найти:

Давление света $\text{p}$

Решение:

Давление света $\text{p}$ при нормальном падении на полностью поглощающую (черную) поверхность определяется по формуле:

$p = \frac{I}{c}$

где $\text{I}$ - интенсивность излучения (энергетическая освещенность), а $\text{c}$ - скорость света в вакууме, которая является фундаментальной физической постоянной ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с).

Интенсивность излучения - это мощность излучения, приходящаяся на единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения излучения. По условию, лазерный луч падает перпендикулярно на пластинку, поэтому:

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

Подставим выражение для интенсивности $\text{I}$ в формулу для давления $\text{p}$:

$p = \frac{P/S}{c} = \frac{P}{S \cdot c}$

Теперь подставим числовые значения из условия задачи в систему СИ:

$p = \frac{2 \text{ Вт}}{10^{-4} \text{ м}^2 \cdot 3 \cdot 10^8 \text{ м/с}} = \frac{2}{3 \cdot 10^{(-4+8)}} \frac{\text{Вт}}{\text{м}^2 \cdot \text{м/с}}$

Учитывая, что Вт = Дж/с, а Дж = Н·м, получаем Па = Н/м²:

$p = \frac{2}{3 \cdot 10^4} \text{ Па} = \frac{2}{30000} \text{ Па} \approx 0.0000666... \text{ Па}$

Запишем результат в стандартном виде:

$p \approx 6.67 \cdot 10^{-5} \text{ Па}$

Это значение можно также выразить в микропаскалях: $66.7$ мкПа.

Ответ: давление света на пластинку составляет примерно $6.67 \cdot 10^{-5}$ Па.