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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 38.Exercícios - Ex. 29

38.29. Quantos fótons por segundo são emitidos por um laser de C O 2 com potência de 7,50 m W e comprimento de onda igual a 10,6   μ m ?

Passo 1

Bom, a estratégia que podemos usar para responder essa pergunta é calcular primeiro quantos Joules por Segundo o laser emite, e depois quantos Joules cada fóton tem. Depois, nós dividimos esse resultado, e aí a gente vai conseguir quantos fótons por segundo são emitidos. A gente pode ver isso analisando as unidades de medida

J s J f ó t o n = f ó t o n s

Passo 2

Vamos começar calculando quantos Joules por Segundo são emitidos. Esse calculo é simples. O enunciado nos dá a potência, e a potência está em W , mas W = J s , então a taxa de Joules por Segundo é simplesmente a potência do laser:   7,50 m W , ou, no SI 7,50 ⋅ 10 - 3   W .

Agora vamos calcular quantos Joules têm em um fóton. Esse calculo vai ser um pouco mais complicado, mas o enunciado nos dá tudo que precisamos, que é o comprimento de onda. O cálculo é o seguinte

E = h c λ

Agora substituindo os valores

E = 6,626 ⋅ 10 - 34 2,998 ⋅ 10 8 10,6 ⋅ 10 - 6 = 1,874 ⋅ 10 - 20 J f ó t o n

Atenção, é importante notar que

μ m = 10 - 6 m

Passo 3

Agora temos tudo para calcular a quantidade de fótons por segundo

τ = 7,50 ⋅ 10 - 3 1,874 ⋅ 10 - 20 = 4,0 ⋅ 10 17 f ó t o n s s s

Resposta

4,0 ⋅ 10 17 f ó t o n s s s

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