Лазер генерирует импульсы с длиной волны 1,55 мкм и с частотой следования 5 МГц. Импульсы содержат по 0,1 фотону в среднем. Найдите мощность излучаемого света.

Решение на уровне средней школы с подробными шагами.

Идея: средняя мощность света, излучаемого лазером, равна энергии, переносимой за один импульс, умноженной на частоту повторения импульсов.

Шаг 1. Энергия одного фотона

• E_photon = h c / λ
• h = 6.62607015×10^-34 Дж·с
• c = 299792458 м/с
• λ = 1,55 μм = 1,55×10^-6 м

E_photon ≈ (6.626×10^-34 × 3.0×10^8) / (1.55×10^-6) ≈ 1.28×10^-19 Дж

Шаг 2. Энергия, переносимая одним импульсом (с учетом того, что в импульсе в среднем содержится 0,1 фотона)

• Среднее число фотонов на импульс: n̄ = 0,1
• E_pulse = n̄ × E_photon ≈ 0,1 × 1.28×10^-19 ≈ 1.28×10^-20 Дж

Шаг 3. Мощность при заданной частоте повторения

• Частота повторения f = 5 МГц = 5×10^6 s^-1
• P = E_pulse × f ≈ (1.28×10^-20) × (5×10^6) ≈ 6.4×10^-14 Вт

Ответ: P ≈ 6.4×10^-14 Вт (примерно 64 фемтоватта). Также можно записать как P ≈ 0.064 пВт.

Короткая формула для быстрого расчета: P = n̄ × (h c / λ) × f

Если нужны, могу проверить расчеты с другими параметрами (другие λ, f или n̄) или привести альтернативные примеры.