Какова длина волны излучения, соответствующая средней энергии фотона, если электрическая лампочка работает при напряжении U=220В и потребляет ток I=0,27А, излучая в секунду n=1,0*10 фотонов, при этом на излучении лампочки затрачивается n=7,0% ее мощности?
Физика9 классЭлектромагнитное излучение и фотонная энергиядлина волныэнергия фотонаэлектрическая лампочканапряжениетокмощностьизлучениефотоныфизика 9 класс
Для решения задачи нам нужно найти длину волны излучения, соответствующую средней энергии фотона. Для этого мы пройдем через несколько шагов.
Шаг 1: Найдем мощность лампочки.Мощность (P) электрической лампочки можно рассчитать по формуле:
Где:
Подставим значения:
Из условия задачи известно, что на излучение лампочка затрачивает 7,0% своей мощности. Поэтому мощность, затрачиваемая на излучение (P_emit),будет равна:
Мы знаем, что лампочка излучает n = 1,0 * 10^20 фотонов в секунду. Энергия (E) излучения, которая соответствует этой мощности, может быть найдена по формуле:
Подставим значения:
Теперь, зная энергию одного фотона, мы можем использовать соотношение между энергией фотона и длиной волны. Энергия фотона (E) связана с длиной волны (λ) следующим образом:
Где:
Перепишем формулу для нахождения длины волны:
Подставим известные значения:
Теперь посчитаем:
Таким образом, длина волны излучения, соответствующая средней энергии фотона, составляет примерно 4,79 микрометра (мкм).