Задачи по теме «Лазеры» с решением

Задачи по теме «Лазеры» с решением

В сегодняшней статье разберем решение задач на тему «Лазеры». 

Ищете полезные материалы для учебы? Подпишитесь на наш телеграм! А если хотите получить скидку на заказ, вы обязательно найдете ее на нашем втором канале для клиентов.

Задачи по теме «Лазеры»

Традиционно напоминаем: держите под рукой формулы и ознакомьтесь с общей памяткой по решению физических задач

Задача на лазеры №1

Условие

Лазер мощностью 1 мВт излучает свет с длиной волны 632,8 нм. Вычислить поток квантов излучения.

Решение

Запишем выражение для энергии одного фотона:

E0=hϑ=hcλ

Выразим полную энергию всех фотонов N через мощность и через предыдущую формулу для одного фотона:

Е=N·E0E=P·tN·E0=P·t

Выразим поток фотонов:

П=Nt=PE0

Подставим формулу для энергии отдного фотона и вычислим:

П=Pλhc=632,8·10-9·10-36,62·10-34·3·108=31,8·1014 Вт

Ответ: поток квантов излучения П=31,8·1014 Вт

Задача на лазеры №2

Условие

Лазер испускает излучение с длиной волны 330 нм. Определите энергию одного кванта света, испускаемого лазером.

Решение

Для решения этой задачи применим формулу Планка:

Е0=hϑ=hcλ

Здесь E0 – энергия одного кванта излучения (фотона), с – скорость света, λ – длина волны излучения. Подставим значения и вычислим:

E0=6,62·10-34·3·108330·10-9=6·10-19 Дж

Ответ: E0=6·10-19 Дж

Чтобы перевести это значение в электронвольты нужно энергию в Джоулях разделить на значение заряда электрона.

Задача на лазеры №3

Условие

Определите добротность резонатора гелий-неонового лазера из первой задачи по отношению к потерям на излучение, если длина активной зоны 40 см, а коэффициент отражения зеркала составляет 0,9.

Решение

Добротность резонатора определяется выражением:

Q=2πLλ1-R

Здесь R – коэффициент отражения, L – длина резонатора. Подставим значения и вычислим:

Q=2·3,14·0,4632,8·10-91-0,9=39,7·106

Ответ: 39,7·106

Задача на лазеры №4

Условие

Определить теоретически возможную ширину спектральной линии и степень монохроматичности излучения гелий-неонового лазера на длине волны 632,8 нм, если мощность излучения составляет 1мВт, а добротность резонатора 108

Решение

Запишем выражение для добротности резонатора:

Qp=ϑϑp

Здесь ϑ=сλ0 – центральная частота, ϑp – ширина резонансного пика. Выразим ее из формулы для добротности:

ϑp=ϑQp

Ширина спектральной линии определяется по формуле Таунса:

ϑсп=8π·ϑ2p·Pϑсп=8·3,14·27·1024253,6·106·10-27·1016·6,62·10-34103=0,18 Гц

Ответ: 0,18 Гц

Задача на лазеры №5

Условие

Определить соотношения максимальной и минимальной интенсивности интерференционных полос, соответствующих степени когерентности излучения 0,8.

Решение

Уравнение степени когерентности:

V=Imax-IminImax+Imin

При степени когерентности излучения V=0,8:

0,8=Imax-IminImax+Imin

Отсюда:

Imax=9Imin

Ответ: Imax=9Imin

Вопросы на тему «Лазеры» с ответами

Вопрос 1. Что такое лазер?

Ответ. Лазер – источник излучения, усиливаемого в результате индуцированного излучения.

Вопрос 2. Какого типа бывают лазеры?

Ответ. Лазерные установки делят по агрегатному состоянию рабочей среды (активного вещества) - она может быть твердой, жидкой и газообразной.

Вопрос 3. Нарисуйте простейшую схему лазера.

Ответ. 

Вопросы на тему «Лазеры» с ответами

Общая схема оптического квантового генератора (лазера) приведена на рисунке. Необходимые элементы любого лазера:

  1. Рабочее вещество, в котором может быть осуществлена инверсия (активная среда).
  2. Устройство, в котором используется какое-либо физическое воздействие на рабочее вещество, позволяющее осуществить инверсию населенности (система накачки).
  3. Элемент, при помощи которого осуществляется интенсивное взаимодействие излучения с веществом и происходит отбор энергии от возбужденных молекул (оптический резонатор).
  4. Устройство, обеспечивающее вывод энергии.

Вопрос 4. Назовите области прикладного применения лазеров.

Ответ. Лазеры применяют в разных сферах науки, техники и медицины. Их используют 

  • для космической связи, в светолокаторах, которые измеряют огромные расстояния с точностью до миллиметров;
  • для передачи телевизионных и компьютерных сигналов по оптическому волокну;
  • для считывания информации  с компакт-дисков, штрих-кодов товаров;
  • при хирургических операциях;
  • излучение мощных лазеров применяют с целью  сварки и резки металла.  
  • для топографической съемки.

Направление тоннеля под проливом Ла-Манш задавалось с помощью лазерного луча.

Вопрос 5. Как назывались самые первые приборы, предшественники лазеров?

Ответ. Мазеры.

Нужна помощь в учебе? Обращайтесь в профессиональный сервис для студентов в любое время!

Мы поможем сдать на отлично и без пересдач
Смотреть все услуги
Наши социальные сети

Навигация по статьям

Наши разделы
Статьи по теме

Посмотрите примеры наших работ

  • Педагогическая психология
    Педагогическая психология

    Организационно-методические условия работы с военнослужащими групп психолого-педагогического наблюдения в вооруженных силах Российской Федерации

    • Вид работы:

      Дипломная работа

    • Время выполнения:

      11 дней

    • Стоимость заказа:

      10 000 руб.

    Смотреть работу в PDF
  • Медицина
    Медицина

    Гормональная регуляция деятельности организма

    • Вид работы:

      Контрольная работа

    • Время выполнения:

      3 дней

    • Стоимость заказа:

      1 200 руб.

    Смотреть работу в PDF
  • Экономика предприятия
    Экономика предприятия

    Понятие точки безубыточности, характеристика постоянных и переменных затрат

    • Вид работы:

      Презентация (PPT, PPS, Prezi)

    • Время выполнения:

      3 дней

    • Стоимость заказа:

      3 000 руб.

    Смотреть работу в PDF
  • Основы теории сварки и резки металлов
    Основы теории сварки и резки металлов

    Определение длины отвода и толщины пучинных подкладок

    • Вид работы:

      Чертёж

    • Время выполнения:

      2 дней

    • Стоимость заказа:

      1 500 руб.

    Смотреть работу в PDF
  • Ландшафтный дизайн
    Ландшафтный дизайн

    Генеральный план (М 12500)

    • Вид работы:

      Чертёж

    • Время выполнения:

      2 дней

    • Стоимость заказа:

      800 руб.

    Смотреть работу в PDF