Fysik
laseropgaver (fysik i det 21. århundrede)
Jeg har problemer med hhv. opgave 1. Lysleder c) og 2. Rubinlaser b) og c) (har løst 3. antirefleksbehandling) i denne opgavesamling: http://www.emu.dk/gym/fag/fy/inspiration/forloeb/fysik21/vejledende-opgaver-21aarh.pdf , generelt fordi jeg synes, der mangler oplysninger.
1. Lysleder
a) v = c/n = 3*10^8 m/s / 1,530 = 1,96*10^8 m/s
b) Pud / Pind i procent = 1/10^(2,5*5/10)*100% = 5,6 %
c) Her opstår problemet:
Tiden for de fotoner, der følger den korteste strækning:
t = 1,96 * 10^8 m/s * 5000 m = 9,80 * 10^11 s
For at finde tiden for de fotoner, der bevæger sig de længste vejstrækning, må man antage, at det er de fotoner som bevæger sig i en zig-zag-bane med den kritiske vinkel:
theta,kritisk = sin^-1 (1,485/1,530) = 76,1 grad.
Men herfra sidder jeg fast, da jeg synes jeg mangler bredden af lyslederen for at kunne anvende trekantsberegning til at beregne længden?
2. Rubinlaser
a) E,foton = h*c/lambda = 6,626*10^-34 J*s * 3*10^8 m/s / 694,*10^-9 m = 2,86*10^-19 J
b) Problem her igen:
V = pi * r^2 * h = pi * (0,25cm)^2 * 5 cm = 9,8 cm^3
rho = 3,965 g/mL = 3,965 g/cm^3
m = 9,8 cm^3 * 3,965 g/cm^3 = 3,89 g
Men hvordan findes massen af et enkelt aluminumoxid-atom? For det er vel sådan man kan beregne, hvor mange, der er og gange med 0,035 %?
c) Har ingen ide om denne :S
På forhånd tak for hjælpen!
Svar #1
12. februar 2009 af Erik Morsing (Slettet)
t = 1,96 * 10^8 m/s * 5000 m = 9,80 * 10^11 s, hvad er de 1,96?
Svar #4
12. februar 2009 af mathon
1. Lysleder
c)
tkortest = s/v = (5000 m)/(1,96*108 m/s) = 2,551*10-5 s = 25,51*10-6 s = 25,51 µs
Svar #5
12. februar 2009 af *CS* (Slettet)
Ah :-) Lige en svipser med en regnefejl :-) tak
Men hvordan løser man opgaven færdig? Jeg kan ikke finde tiden, for fotonen, der zig-zagger?
Svar #6
12. februar 2009 af mathon
tegn en vinkelret trekant med en zig-zag-længde som hypotenuse, som danner vinklen 76,1° med indfaldsloddet
hypotenusen er den vandrette katete, L, divideret med sin(76,1°)
tlængst = (5000/sin(76,1°) m)/(1,96*108 m/s) = 2,628*10-5 s = 26,28*10-6 s = 26,28 µs
Svar #7
12. februar 2009 af mathon
i praksis kan man ikke bare benytte netop grænsevinklen.
vinklen skal vælges større end grænsevinklen, men netop af en størrelse så den zig-zagende bølgefront efter to refleksioner ved grænsefladerne danner konstruktiv interferens med den endnu ikke reflekterede del af bølgefronten
dvs. med en vejlængdeforskel på netop et helt antal bølgelængder.
Svar #8
12. februar 2009 af *CS* (Slettet)
Ok, super tak!!! For du evt. et bud på, hvor man kan slå massen for et enkelt aluminiumatom op? Det eneste, der står i databogen er jo g/mol - og det er jo ikke helt anvendeligt her :s
Svar #9
12. februar 2009 af mathon
2. Rubinlaser
b)
V = π*r2*h = π*(0,25cm)2 *(5 cm) = 0,982 cm3
ρ = 4,05 g/cm3
m = (0,982 cm3)*(4,05) g/cm3 = 3,98 g
indeholdende (N betyder antal)
NAl = 2*[(3,98 g)/(101,96 g/mol)*(6,02214*1023 mol-1) = 4,7017*1022
NCr3+ = (4,7017*1022)*0,00035 = 1,646*1019
Svar #10
13. februar 2009 af *CS* (Slettet)
Oh, havde da helt glemt, hvor meget et mol er. Mange tak! Har jeg slået rho forkert op? Eller er min databog (2000) for gammel, siden du har en anden værdi?
Svar #11
13. februar 2009 af *CS* (Slettet)
Lige et ekstra spørgsmål: hvorfor ganger du med 2 ved antallet af aluminiumoxid-atomer?
Svar #12
13. februar 2009 af mathon
ρ(Al2O3) = 4,05 g/cm3
NA Al2O3-molekyler indeholder NA*2 Al-atomer
Svar #13
13. februar 2009 af *CS* (Slettet)
c)
Skal man her så antage, at samtlige chromioner er i den exiterede tilstand og alle henfalder i løbet af de 2,5 mikrosekunder? Og da man har energien af en enkelt foton, kan man beregne energien af dem alle tilsammen og finde effekten da man så har både energien og tiden for en puls (P=J/s) ?
Så altså:
E,puls = E,foton * N = 2,86*10^19J*1,609*10^19 = 4,607 J
P = E/t = 4,607J / 2,5*10^-6s = 1,84MW?
Svar #14
13. februar 2009 af *CS* (Slettet)
(Jeg har brugt min værdi for rho, da jeg stoler på databogen og kan forklare dette i opgaven. Jeg kan jo ikke lige se, hvor du har din værdi fra - og den molare masse giver det samme, når jeg slår den op i databogen)
Skriv et svar til: laseropgaver (fysik i det 21. århundrede)
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.