Fizyka II OO/Ćwiczenia XIV: Ciśnienie światła i emisja promieniowania przez atomy

Zadania do rozwiązania na ćwiczeniach

Zad. 1
Proszę obliczyć jaka będzie długość fali, odpowiadająca bezpośredniemu przejściu elektronu w atomie wodoru z orbity piątej na pierwszą. Określ również długości fali w przypadku, gdy przejście będzie pośrednie (z piątej na drugą i pierwszą).

Zad. 2
Jeśli pewien atom emituje światło o długości fali 0,5 [µm] i 0,4 [µm] odpowiadające przejściu elektronu z poziomu odpowiednio 2 i 3 na 1, jaka będzie długość fali emitowanej przez ten atom przy przejściu z poziomu 3 na 2?

Zad. 3
Na lustrzaną powierzchnię S = 1,5 [cm²], w czasie 0,5 sekundy pada 10¹⁷ fotonów promieniowania o długości fali równej 0,38 [µm]. Jakie ciśnienie wywiera to promieniowanie na powierzchnię?

Zad. 4
Na powierzchnię S pada prostopadle wiązka światła czerwonego o długości 0,58 [µm] i odbija się od niej 33% fotonów, a 67% jest pochłonięte. Na taką samą powierzchnię w tym samym czasie pada prostopadle wiązka światła o długości 0,42 [µm] i 41% fotonów odbija się od niej, a 59% zostaje pochłonięte. Oblicz stosunek ciśnień wywieranych przez te wiązki.

Zad.5
Proszę wykazać, że gęstość energii fali jest równa ciśnieniu promieniowania wywieranemu na powierzchnię przez padającą na nią prostopadle falę elektromagnetyczną.

Zad.6
Naprzeciwko pewnej żarówki znajduje się powierzchnia idealnie absorbująca docierające do niej promieniowanie. Ile wynosi ciśnienie promieniowania wysyłanego przez żarówkę (promieniującej we wszystkich kierunkach) o mocy 150 [W], znajdującej się w odległości 125 [cm] od tej powierzchni?

Zadania domowe

Zad. 1
Atom wodoru wyemitował światło o długości fali 486,1 [nm]. Proszę obliczyć jakie przejście w atomie jest odpowiedzialne za to promieniowanie oraz do jakiej serii należy ta linia.

Zad. 2
Porównaj siłę wynikającą z ciśnienia promieniowania słonecznego działającą na Ziemię (obliczona w zadaniu 6 na ćwiczeniach IV) z siłą grawitacyjną, jaką Słońce przyciąga Ziemię.

Zad. 3
Na drodze wiązki światła o natężeniu 12 [W/cm²] ustawiono całkowicie pochłaniający materiał o polu powierzchni 2,5 [cm²]. Jakie ciśnienie wywiera to promieniowanie na materiał?