3. Задача. Пучок параллельных лучей монохроматического света с длиной волны \(\lambda=663\text{нм}\) падает нормально на плоскую зеркальную поверхность. Поток излучения \(\Phi = 0,6\text{ Вт}\). Определить силу \(F\) давления, испытываемую этой поверхностью.

Это задача по физике, связанная с давлением света.

Дано:

• Длина волны: \( \lambda = 663 \text{ нм} = 663 \times 10^{-9} \text{ м} \)
• Поток излучения: \( \Phi = 0,6 \text{ Вт} \)
• Падение света нормальное, поверхность зеркальная.

Найти:

• Силу давления \( F \)

Решение:

Давление света на зеркальную поверхность происходит из-за передачи импульса фотонами. При нормальном падении на зеркальную поверхность, фотон отражается, и изменение его импульса вдвое больше, чем при поглощении.

Энергия одного фотона: \( E = h \nu = \frac{hc}{\lambda} \), где \( h \) - постоянная Планка, \( c \) - скорость света.

Количество фотонов, падающих в единицу времени (мощность излучения, \( \Phi \)), равно:

\[ N = \frac{\Phi}{E} = \frac{\Phi \lambda}{hc} \]

Импульс одного фотона: \( p = \frac{h}{\lambda} \)

При отражении от зеркальной поверхности изменение импульса одного фотона равно \( \Delta p = 2p = \frac{2h}{\lambda} \).

Сила давления \( F \) равна изменению импульса всех фотонов в единицу времени:

\[ F = N \cdot \Delta p = \frac{\Phi \lambda}{hc} \cdot \frac{2h}{\lambda} = \frac{2 \Phi}{c} \]

Подставляем значения:

\( h \approx 6,63 \times 10^{-34} \text{ Дж} \cdot \text{с} \)

\( c \approx 3 \times 10^{8} \text{ м/с} \)

\[ F = \frac{2 \times 0,6 \text{ Вт}}{3 \times 10^{8} \text{ м/с}}} = \frac{1,2}{3 \times 10^{8}} \text{ Н} = 0,4 \times 10^{-8} \text{ Н} = 4 \times 10^{-9} \text{ Н}} \]

Ответ:

Сила давления составляет \( 4 \times 10^{-9} \text{ Н} \).