Egy \(400\ \mathrm{nm}\) hullámhosszúságú fényt kibocsátó lézer hasznos teljesítménye (azaz a fénysugárzás teljesítménye) \(5\ \mathrm{mW}\), a lézer működésének hatásfoka pedig \(2\%\).
$\displaystyle \left(h=6,63\cdot {10}^{-34}\ \mathrm{Js};\ \ c=3\cdot {10}^8\ \mathrm{{{m}\over {s}}}\right)$
a) Hány foton lép ki a lézerből másodpercenként?
$N_{\mathrm{foton}}={10}^{16}\ \displaystyle \mathrm{{{1}\over {s}}}$
Adatok:
$P=5\ \mathrm{mW}$
$\lambda =400\ \mathrm{nm}$
$\eta =2\%$
$\displaystyle h=6,63\cdot {10}^{-34}\ \mathrm{Js}$
$\displaystyle c=3\cdot {10}^8\ \mathrm{{{m}\over {s}}}$
a) Egy foton energiájának meghatározása:
$$E_{\mathrm{foton}}=h\cdot f=h\cdot {{c}\over {\lambda }}$$
(felírás 3 pont)
$$E_{\mathrm{foton}}=5\cdot {10}^{-19}\ \mathrm{J}$$
(számítás 3 pont)
6 pont
(bontható)
(Az $E_{\mathrm{foton}}=h\cdot f$ képlet felírása önmagában, azaz $f$ átírása vagy a fotonenergia tényleges kiszámítása hiányában csak 1 pontot ér!)
Az egy másodperc alatt kilépő fotonok számának meghatározása:
$$N_{\mathrm{foton}}={{P}\over {E_{\mathrm{foton}}}}$$
(felírás 3 pont)
$$N_{\mathrm{foton}}={10}^{16}\ \mathrm{{{1}\over {s}}}$$
(számítás 3 pont)
6 pont
(bontható)
(A másodpercenként kibocsátott fotonszám mértékegységeként db, vagy db/s egyaránt elfogadható.)
b) Mekkora elektromos teljesítményt vesz fel a lézer működés közben?
$P_{\mathrm{felvett}}=250\ \mathrm{mW}$
b) A lézer által felvett teljesítmény meghatározása:
$$P_{\mathrm{felvett}}={{P}\over {\eta }}=250\ \mathrm{mW}$$
(képlet felírása és számítás, 2 + 2 pont)
2 + 2 pont
Összesen: 16 pont