Решение: Давление света на зеркало
Лазер испускает световой импульс с энергией $W = 3\ \text{Дж}$ и длительностью $\tau = 10\ \text{нс}$. Свет от лазера падает перпендикулярно на плоское зеркало площадью $S = 10\ \text{см}^2$, полностью отражающее падающий на него световой импульс. Какое среднее давление окажет свет на зеркало?
Решение по шагам
4 шагаИмпульс светового импульса связан с его энергией соотношением:
$$p = \frac{W}{c}$$При полном отражении от зеркала направление импульса света меняется на противоположное, поэтому изменение импульса по модулю в два раза больше первоначального импульса:
$$\Delta p = 2p = \frac{2W}{c}$$Средняя сила давления света определяется отношением изменения импульса к длительности импульса:
$$F = \frac{\Delta p}{\tau} = \frac{2W}{c\tau}$$Переведём величины в единицы СИ: $S = 10\ \text{см}^2 = 10^{-3}\ \text{м}^2$, $\tau = 10\ \text{нс} = 10^{-8}\ \text{с}$. Давление равно:
$$P = \frac{F}{S} = \frac{2W}{cS\tau} = \frac{2 \cdot 3}{3 \cdot 10^8 \cdot 10^{-3} \cdot 10^{-8}} = 2 \cdot 10^3\ \text{Па}$$$2 \cdot 10^3\ \text{Па}$
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать изменение направления импульса при отражении и использовать множитель 1 вместо 2.
Не перевести площадь из квадратных сантиметров в квадратные метры.
Использовать энергию фотона вместо импульса светового импульса.