Fysik

Opgaver om laser og bølger

05. marts 2016 af Theajames (Slettet) - Niveau: C-niveau

Hej. Har prøvet mig en del frem til opgaverne nedenfor. Dog kan jeg simpelthen ikke finde ud af det.. håber i kan hjælpe til.

Opgave 1) Tiden for laserstrålen til at vende tilbage til jorden varierer fra 2,34 til 2,71 sekunder, afhængig af hvor Månen er i sin bane. Hvor langt er der fra jordoverfladen til Månen? (I parentes: Usikkerheden på disse tider er nede i picosekunder, altså billiontedele af et sekund, 1ps = 10^-12s. Hvor stor en afstand svarer det til?)

Opgave 2) Laserlyset sendes af sted i pulser af længden ca. 100 ps (picosekunder). Bølgelængden af laseren er lambda = 530nm. hvad er laserens effekt? og hvorfor bruger man pulser? Kun én ud af de 30 millioner fotoner opfanges faktisk på jorden igen - hvad er den effekt, der modtages på jorden?

Opgave 3) Når kun én ud af de 30 mio. fotoner måles returneret, og itensiteten af det sollys, der reflekteres fra Månen er temmlig stor, hvordan tror I så, man kan adskille den reflekterede laserstråle fra det almindelige måneskin?

Brugbart svar (0)

Svar #1
05. marts 2016 af Heptan

Du skal benytte at lysets hastighed er c = 299792458 m/s og at v = d/t hvor v er hastigheden, d er afstanden og t er tiden. Husk at lysstrålen både skal til månen og tilbage igen, så dividér afstanden med to.

Brugbart svar (0)

Svar #2
05. marts 2016 af Eksperimentalfysikeren

2) Her mangler en oplysning. Impulstiden er opgivet, men for at beregne effekten skal man desuden kende impulsenergien.

3) husk, at sollyset er hvidt, dvs indeholder lige meget af alle bølgelængder.

Brugbart svar (0)

Svar #3
05. marts 2016 af mathon

Opgave 1)

$d=c\cdot \tfrac{t}{2}$

$d=(2{,}99792\cdot 10^8\; \tfrac{m}{s})\cdot \left\{\begin{matrix} \frac{2{,}34\; s}{2}\\ \frac{2{,}71\; s}{2} \end{matrix}\right.=\left\{\begin{matrix} 3{,}50757\cdot 10^8\; m=3{,}50757\cdot 10^5\; km\\ 4{,}06219\cdot 10^8\; m= 4{,}0621\cdot 10^5\; km \end{matrix}\right.$

usikkerhed:
$\Delta d=\left(2{,}99792\cdot 10^8\; \tfrac{m}{s}\right)\cdot \left( 10^{-12}\; s\right)=2{,}99792\cdot 10^{-4}\; m\approx 0{,}3\; mm$

Brugbart svar (0)

Svar #4
05. marts 2016 af mathon

korrektion:
usikkerhed:
$\Delta d=\left(2{,}99792\cdot 10^8\; \tfrac{m}{s}\right)\cdot \left(\frac{ 10^{-12}\; s}{2}\right)=\frac{2{,}99792}{2}\cdot 10^{-4}\; m\approx 0{,}15\; mm$

Brugbart svar (0)

Svar #5
05. marts 2016 af mathon

Opgave 2)
$P_{laser}=\frac{h\cdot c\cdot \lambda ^{-1}}{t}=\frac{\left (1{,}98645\; J\cdot m \right )\cdot \left ( 530\cdot 10^{-9}\; m \right )^{-1}}{100\cdot 10^{-12}\; s}$

$P_{retur}=\frac{P_{laser}}{30\cdot 10^6}$

Brugbart svar (0)

Svar #6
05. marts 2016 af Eksperimentalfysikeren

Hvis det var rigtigt, ville der kun komme 1/(30*10^6) fotoner tilbage. Man kan ikke detektere mindre end 1 foton!

Skriv et svar til: Opgaver om laser og bølger

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.