Излучением лазера с длиной волны 3,3 · 10−7 м за время 2,5 · 104 с был расплавлен лед массой 1 кг, взятый при температуре 0 °C, и полученная вода была нагрета на 100 °C. Сколько фотонов излучает лазер за 1 с? Считать, что 50% излучения поглощается веществом.
💡 Пошаговый разбор и решение:
По условию задачи 50% излучения поглощается веществом. Поэтому $Q=0,5E$
Теплота, полученная льдом, пошла на его плавление $Q_1=\lambda_пm$ и на нагревание образовавшейся воды $Q_2=c_вm ( t_2 - t_1 )$
Энергия излучения лазера равна $E=N\tau E_ф$ где энергия фотона $Е_ф= \frac{hc}{\lambda}$
Объединяя формулы, получаем: $m ( \lambda_п + с_вt_2 ) =0,5N\tau \frac{hc}{\lambda}$ откуда число фотонов, испускаемых лазером за 1 с =
$N= $\frac{m ( \lambda_п + с_вt_2 ) \lambda}{0,5\tau hc}$ = $\frac{1 \cdot ( 3,3 \cdot 10 в степени 5 + 4,2 \cdot 10 ^3 \cdot 100 ) \cdot 3,3 \cdot 10 в степени ( - 7 )}{0,5 \cdot 2,5 \cdot 10 в степени 4 \cdot 6,6 \cdot 10 в степени ( - 34 ) \cdot 3 \cdot 10 в степени 8}$ =10 в степени ( 20 )$
Ответ: 1020.
Теплота, полученная льдом, пошла на его плавление $Q_1=\lambda_пm$ и на нагревание образовавшейся воды $Q_2=c_вm ( t_2 - t_1 )$
Энергия излучения лазера равна $E=N\tau E_ф$ где энергия фотона $Е_ф= \frac{hc}{\lambda}$
Объединяя формулы, получаем: $m ( \lambda_п + с_вt_2 ) =0,5N\tau \frac{hc}{\lambda}$ откуда число фотонов, испускаемых лазером за 1 с =
$N= $\frac{m ( \lambda_п + с_вt_2 ) \lambda}{0,5\tau hc}$ = $\frac{1 \cdot ( 3,3 \cdot 10 в степени 5 + 4,2 \cdot 10 ^3 \cdot 100 ) \cdot 3,3 \cdot 10 в степени ( - 7 )}{0,5 \cdot 2,5 \cdot 10 в степени 4 \cdot 6,6 \cdot 10 в степени ( - 34 ) \cdot 3 \cdot 10 в степени 8}$ =10 в степени ( 20 )$
Ответ: 1020.
Правильный ответ:
1020
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 108407 • Задание №25
[рис.] В схеме, изображенной на рисунке, ЭДС источника ℰ = 12 В, сопротивление резистора R = 12 Ом. Вначал...
ID 167877 • Задание №18
Масса радиоактивного изотопа углерода $\ChemForm_6 в степени левая круглая скобка 14 правая круглая скобка C$ ...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:
I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;
II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов);
III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);
IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков.
Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.
И (ИЛИ)
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.
И (ИЛИ)
Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным
критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №25 по предмету Физика:
ID 108349
[рис.] Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном ма...
ID 108350
В однородном магнитном поле, индукция которого $1,67 умножить на 10 в степени левая круглая ско...
ID 108351
Ядро изотопа водорода $_1 в квадрате H$ — дейтерия — движется в однородном магнитном поле с ...
ID 108352
Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией $4 умножить на 10 в степени левая круг...
ID 108353
[рис.] В однородном магнитном поле с индукцией $\vecB$ направленной вертикально вниз, равномерн...