Question

一個(gè)手電筒燈泡在3V電壓下，通過0.25A的電流，燈泡所發(fā)生的光經(jīng)聚光后形成一個(gè)面積為10cm²的平行光束．如果燈泡消耗的能量有1%轉(zhuǎn)化為波長(zhǎng)為0.6μm的可見光，問：沿光的傳播方向上1m長(zhǎng)的光束內(nèi)有多少個(gè)可見光光子？

Answer 1

分析：要求燈泡每秒發(fā)出的光子數(shù)，根據(jù)n=

W

E

可知就要求出燈泡在1s內(nèi)發(fā)出的能量W=UIt和每個(gè)光子的能量E=hγ，而光子的頻率γ=

C

λ

．由t=

X

C

求出光傳播1m長(zhǎng)的時(shí)間，即可求出光子數(shù)．

解答：解：手電筒1s內(nèi)消耗的能量為  W=UIt=3×0.25×1J=0.75J
設(shè)每秒轉(zhuǎn)化為可見光的光子數(shù)為n，則  nh

c

λ

=1%W
代入數(shù)據(jù)得到n=2.26×10¹⁶個(gè)
設(shè)光傳播1m所用的時(shí)間為 t，則t=

x

c

=

1

3

×10-8s
故1m長(zhǎng)的光束內(nèi)的光子數(shù)為n′=nt=7.54×10⁷個(gè)
答：沿光的傳播方向上1m長(zhǎng)的光束內(nèi)有7.54×10⁷個(gè)可見光光子．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道難度不大，但綜合性、代表性較強(qiáng)的題目，關(guān)鍵要掌握W=UIt、光子的能量E=hγ，光子的頻率γ=

C

λ

、t=

X

C

等等公式．