Задание 0EF025: Корпускулярно-волновой дуализм

Модель: излучение рассматриваем как поток фотонов в лабораторной системе отсчёта. Энергия каждого фотона ε = hν = hcλ. Для энергетического баланса направления механических осей и проекции сил не требуются; потери учитываем только тогда, когда они указаны в условии.
При расчёте используем h = 6,6·10⁻³⁴ Дж·с, c = 3·10⁸ м·с⁻¹, e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл, mₑ = 9,1·10⁻³¹ кг; 1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж.
1. Частота света ν = 6·10¹⁴ Гц, за t = 5 с излучено N = 3·10⁵ фотонов. Здесь N — полное число за указанный промежуток, а не число за одну секунду. Энергия одного фотона определяется соотношением Планка:
ε = hν.
Подстановка:
ε = 6,6·10⁻³⁴ Дж·с·6·10¹⁴ с⁻¹ = 3,96·10⁻¹⁹ Дж.
2. Энергии отдельных фотонов складываются, поэтому за весь промежуток излучена энергия W = Nε. Средняя мощность — энергия за единицу времени:
P = Wt = Nhνt.
Подстановка:
P = 3·10⁵·6,6·10⁻³⁴ Дж·с·6·10¹⁴ с⁻¹5 с = 2,376·10⁻¹⁴ Вт ≈ 2,4·10⁻¹⁴ Вт.
3. Проверка. За секунду источник испускает в среднем 60000 фотонов. Произведение этого потока на 3,96·10⁻¹⁹ Дж воспроизводит найденную мощность. Обратно Pt = 1,188·10⁻¹³ Дж, и отношение Pt к энергии фотона равно исходным 3·10⁵. Малая мощность соответствует крайне малому потоку фотонов; количество фотонов безразмерно, а Дж·с⁻¹ — это ватт.

Ответ: ≈ 2,4·10⁻¹⁴ Вт.