Вопрос задан 10.10.2026 в 12:27. Предмет Физика. Спрашивает Юник Ваня.

Монохроматический пучок параллельных световых лучей падает нормально на щель и образует на экране дифракционную картину. Найти энергию и импульс фотонов светового потока, если ширина щели b=5 мм, а первый минимум возникает по направлению угла φ=60°. (Повне розв'язання)

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Коршунова Алина.

Полное решение задачи

Дано:

  • Ширина щели: b=5 мм=5⋅10−3 мb=5\text{ мм}=5\cdot10^{-3}\text{ м}

  • Угол первого дифракционного минимума: φ=60∘\varphi=60^\circ

  • Постоянная Планка: h=6,63⋅10−34 Дж⋅сh=6{,}63\cdot10^{-34}\text{ Дж}\cdot\text{с}

  • Скорость света: c=3⋅108 м/сc=3\cdot10^8\text{ м/с}

Найти:

  • EE — энергию одного фотона.

  • pp — импульс одного фотона.

1. Найдём длину волны света

При прохождении монохроматического света через узкую щель возникает дифракция.

Условие возникновения дифракционных минимумов для одной щели:

bsin⁡φ=kλ,b\sin\varphi=k\lambda,

где:

  • bb — ширина щели;

  • φ\varphi — угол дифракции;

  • kk — порядок минимума;

  • λ\lambda — длина волны.

Поскольку по условию рассматривается первый минимум, принимаем k=1k=1.

Тогда:

bsin⁡φ=λb\sin\varphi=\lambda

Выразим длину волны:

λ=bsin⁡φ\lambda=b\sin\varphi

Подставляем числовые значения:

λ=5⋅10−3⋅sin⁡60∘\lambda=5\cdot10^{-3}\cdot\sin60^\circ

Так как:

sin⁡60∘=32≈0,866\sin60^\circ=\frac{\sqrt3}{2}\approx0{,}866

получаем:

λ=5⋅10−3⋅0,866\lambda=5\cdot10^{-3}\cdot0{,}866
λ=4,33⋅10−3 м\boxed{\lambda=4{,}33\cdot10^{-3}\text{ м}}

2. Найдём энергию фотона

Энергия фотона определяется формулой Планка:

E=hνE=h\nu

Частота и длина волны связаны соотношением:

ν=cλ\nu=\frac{c}{\lambda}

Следовательно:

E=hcλE=\frac{hc}{\lambda}

Подставляем значения:

E=6,63⋅10−34⋅3⋅1084,33⋅10−3E=\frac{6{,}63\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^8}{4{,}33\cdot10^{-3}}

Выполняем вычисления:

E=19,89⋅10−264,33⋅10−3E=\frac{19{,}89\cdot10^{-26}}{4{,}33\cdot10^{-3}}

Получаем:

E≈4,59⋅10−23 Дж\boxed{E\approx4{,}59\cdot10^{-23}\text{ Дж}}

3. Найдём импульс фотона

Импульс фотона определяется формулой:

p=hλp=\frac{h}{\lambda}

Подставляем значения:

p=6,63⋅10−344,33⋅10−3p=\frac{6{,}63\cdot10^{-34}}{4{,}33\cdot10^{-3}}

Вычисляем:

p≈1,53⋅10−31 кг⋅м/с\boxed{p\approx1{,}53\cdot10^{-31}\text{ кг}\cdot\text{м/с}}

Ответ

Энергия одного фотона:

E≈4,59⋅10−23 Дж\boxed{E\approx4{,}59\cdot10^{-23}\text{ Дж}}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос