Вопрос школьника
Капля воды массой m = 0,2 г нагревается светом с длиной волны λ = 5500 А. Какое количество фотонов ζ поглощает вода ежесекундно, если быстрота нагрева капли ξ = ΔТ/Δτ = 5 К/с?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо воспользоваться формулой для расчета количества фотонов, поглощаемых веществом:
ζ = P/ħω,
где P — мощность светового потока, ħ — постоянная Планка, ω — частота света.
Мощность светового потока можно выразить через быстроту нагрева капли:
P = mcξ,
где c — удельная теплоемкость воды.
Чтобы вычислить частоту света, необходимо воспользоваться формулой для расчета скорости света:
c = λν,
где λ — длина волны света, ν — его частота.
Таким образом, получаем:
ν = c/λ = 3*10^8 м/с / (5500*10^-10 м) ≈ 5,45*10^14 Гц.
Удельная теплоемкость воды приблизительно равна 4,18 Дж/(г*К).
Теперь можем вычислить количество фотонов, поглощаемых водой ежесекундно:
ζ = P/ħω = (0,2 г * 4,18 Дж/(г*К) * 5 К/с) / (6,63*10^-34 Дж*с * 5,45*10^14 Гц) ≈ 3,5*10^16 фотонов/с.
Таким образом, вода поглощает очень большое количество фотонов при нагреве светом с длиной волны 5500 А.
