6. Луч лазера мощностью 150 кВт падает на зеркальную поверность. Какова сила светового давления луча на эту поверхность? (Ответ указать в Н)

Решение:

1. Анализ задачи:

Нам дана мощность лазерного луча \(ollow{P = 150 \text{ кВт}}[/follow]\) и указано, что он падает на зеркальную поверхность. Необходимо найти силу светового давления (ollow{F}[/follow]).

2. Формула силы светового давления:

Для зеркальной поверхности сила светового давления связана с давлением ollow{p}[/follow] и площадью ollow{S}[/follow] следующим образом: ollow{F = p \(\times\) S}[/follow].

Давление света на поверхность зависит от интенсивности света (ollow{I}[/follow]) и коэффициента отражения (ollow{r}[/follow]). Для зеркальной поверхности ollow{r = 1}[/follow].

Давление света на идеально зеркальную поверхность:

ollow{p = \(\frac{2I}{c}\)}[/follow]

где ollow{I}[/follow] - интенсивность света, ollow{c}[/follow] - скорость света.

3. Связь мощности, интенсивности и площади:

Интенсивность света ollow{I}[/follow] связана с мощностью ollow{P}[/follow] и площадью ollow{S}[/follow], на которую падает свет:

ollow{I = \(\frac{P}{S}\)}[/follow]

4. Подстановка и расчет:

Подставим выражение для ollow{I}[/follow] в формулу давления:

ollow{p = \(\frac{2 \times (P/S)}{c}\)} = \(\frac{2P}{S \times c}[/follow]\)

Теперь найдем силу давления:

ollow{F = p \(\times\) S = \(\frac{2P}{S \times c}\) \(\times\) S} = \(\frac{2P}{c}[/follow]\)

5. Расчет числового значения:

Мощность ollow{P = 150 \(\text{ кВт}\) = 150 \(\times\) 10^3 \(\text{ Вт}\)}[/follow].

Скорость света ollow{c \(\approx\) 3 \(\times\) 10^8 \(\text{ м/с}\)}[/follow].

ollow{F = \(\frac\){2 \(\times\) \(150 \times 10^3 \text{ Вт}\)}{3 \(\times\) 10^8 \(\text{ м/с}\)}}}[/follow]
ollow{F = \(\frac{300 \times 10^3}{3 \times 10^8}\)}[/follow]
ollow{F = 100 \(\times\) 10^{-5}}[/follow]
ollow{F = 1 \(\times\) 10^2 \(\times\) 10^{-5} = 1 \(\times\) 10^{-3} \(\text{ Н}\)}[/follow]

Важное замечание:

Сила светового давления зависит от площади, на которую падает свет. Однако, в данной формуле ollow{F = \(\frac{2P}{c}\)}[/follow], площадь ollow{S}[/follow] сокращается. Это означает, что сила светового давления, создаваемая лучом определенной мощности, не зависит от площади этого луча (при условии, что луч полностью падает на поверхность и отражается идеально).

Ответ: 0.001