25

Решение: Давление света на зеркало

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Квантовая и ядерная физика
ПовышеннаяФИПИ968C16Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 4 шага
Условие

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?

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

Импульс светового импульса связан с его энергией соотношением:

$$p = \frac{W}{c}$$
2

При полном отражении от зеркала направление импульса света меняется на противоположное, поэтому изменение импульса по модулю в два раза больше первоначального импульса:

$$\Delta p = 2p = \frac{2W}{c}$$
3

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:

$$P = \frac{F}{S} = \frac{2W}{cS\tau} = \frac{2 \cdot 3}{3 \cdot 10^8 \cdot 10^{-3} \cdot 10^{-8}} = 2 \cdot 10^3\ \text{Па}$$
Ответ

$2 \cdot 10^3\ \text{Па}$

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.

Закрепить приёмВ теме «Квантовая и ядерная физика» ещё 281 задача — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 25 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Квантовая и ядерная физика»: в ней 282 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.