K 2010. máj. 18. II. rész 2.

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