Номер 1, страница 215 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

1. Лазер, работающий в импульсном режиме, потребляет мощность 1 кВт. Длительность одного импульса – 5 мкс, а число импульсов за 1 с равно 200. Определите излучаемую энергию и мощность одного импульса, если на излучение идет 0,1 % потребляемой мощности.

Дано:

Потребляемая мощность, $P_{потр} = 1$ кВт

Длительность импульса, $\tau = 5$ мкс

Число импульсов в секунду (частота), $f = 200$

Доля мощности, идущая на излучение, $\eta = 0,1 \%$

$P_{потр} = 1 \text{ кВт} = 1 \cdot 10^3 \text{ Вт} = 1000 \text{ Вт}$
$\tau = 5 \text{ мкс} = 5 \cdot 10^{-6} \text{ с}$
$f = 200 \text{ с}^{-1}$ (или Гц)
$\eta = 0,1 \% = 0,001$

Найти:

Излучаемая энергия одного импульса, $E_{изл.имп}$

Излучаемая мощность одного импульса, $P_{изл.имп}$

Решение:

1. Найдем среднюю мощность, которую лазер тратит на излучение. Эта мощность составляет 0,1 % от всей потребляемой мощности.

$P_{изл.ср} = P_{потр} \cdot \eta = 1000 \text{ Вт} \cdot 0,001 = 1 \text{ Вт}$

2. Средняя мощность излучения – это общая энергия, излученная за 1 секунду. За это время лазер генерирует 200 импульсов.

$E_{изл.общ} = P_{изл.ср} \cdot t$, где $t = 1 \text{ с}$.

$E_{изл.общ} = 1 \text{ Вт} \cdot 1 \text{ с} = 1 \text{ Дж}$

3. Теперь найдем энергию одного излучаемого импульса. Для этого общую излученную за секунду энергию разделим на число импульсов за эту секунду.

$E_{изл.имп} = \frac{E_{изл.общ}}{f} = \frac{1 \text{ Дж}}{200} = 0,005 \text{ Дж} = 5 \text{ мДж}$

4. Мощность одного импульса (или импульсная мощность) – это энергия импульса, деленная на его длительность.

$P_{изл.имп} = \frac{E_{изл.имп}}{\tau} = \frac{0,005 \text{ Дж}}{5 \cdot 10^{-6} \text{ с}} = \frac{5 \cdot 10^{-3} \text{ Дж}}{5 \cdot 10^{-6} \text{ с}} = 1 \cdot 10^3 \text{ Вт} = 1 \text{ кВт}$

Ответ: излучаемая энергия одного импульса равна $5 \cdot 10^{-3}$ Дж (или 5 мДж), а мощность одного импульса равна $10^3$ Вт (или 1 кВт).