Для решения этой задачи нам нужно рассчитать силу, действующую на пластинку под действием лазерного света. Мы используем понятие импульса света и принцип сохранения импульса.
Шаг 1: Определение мощности, поглощаемой пластинкой
Дано:
- Мощность лазера (P) = 100 Вт
- Поглощение пластинки = 60%
Сначала найдем, сколько энергии поглощает пластинка:
[
E_{\text{поглощаемая}} = P \times \text{поглощение} = 100 \text{ Вт} \times 0.6 = 60 \text{ Вт}
]
Шаг 2: Определение мощности, отражаемой пластинкой
Остальная часть мощности, которая отражается:
[
E_{\text{отражаемая}} = P \times (1 - \text{поглощение}) = 100 \text{ Вт} \times 0.4 = 40 \text{ Вт}
]
Шаг 3: Нахождение силы, действующей на пластинку
Когда свет падает на пластинку, он вызывает изменение импульса. Импульс света можно представить как продукт мощности и времени. Важно знать, что:
- Импульс, получаемый от поглощенного света, = ( \frac{E_{\text{поглощаемая}}}{c} )
- Импульс, возвращаемый от отраженного света, = ( \frac{2E_{\text{отражаемая}}}{c} )
где ( c ) – скорость света.
Тем не менее, в данном контексте нам важна не сама величина импульса, а сила, действующая на пластинку. Сила рассчитывается как изменение импульса за единицу времени.
Шаг 4: Формула для силы
Суммарная сила, действующая на пластинку, будет равна сумме изменений импульса от поглощенного и отраженного света.
Сила от поглощенного света:
[
F_{\text{поглощ}} = \frac{E_{\text{поглощаемая}}}{c} = \frac{60 \text{ Вт}}{c}
]
Сила от отраженного света:
[
F_{\text{отраж}} = \frac{2 \cdot E_{\text{отражаемая}}}{c} = \frac{2 \cdot 40 \text{ Вт}}{c}
]
Шаг 5: Итоговая сила
Общая сила, действующая на пластинку:
[
F = F_{\text{поглощ}} + F_{\text{отраж}} = \frac{60}{c} + \frac{80}{c} = \frac{140}{c}
]
Зная, что ( c \approx 3 \times 10^8 \text{ м/с} ), подставим значение:
[
F = \frac{140}{3 \times 10^8} \approx 4.67 \times 10^{-7} \text{ Н}
]
Ответ
Абсолютная величина силы, действующей на пластинку со стороны света, составляет примерно ( 4.67 \times 10^{-7} \text{ Н} ).
