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Enunciado

Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 40.7 - Ex. 62

O laser de rubi tem um comprimento de onda de 694   n m . Um certo cristal de rubi possui 4 × 10 19 átomos de Cr (os átomos responsáveis pelo efeito laser). A transição envolvida é do primeiro estado excitado para o estado fundamental e o pulso produzido dura 2 μ s . Quando o pulso começa, 60 % dos íons de Cr estão no primeiro estado excitado e os outros estão no estado fundamental. Qual é a potência média emitida durante o pulso? (Sugestão: não

deixe de Ievar em conta os íons que estão no estado fundamental)

Passo 1

Primeiro vamos começar calculando a energia de um fóton. Lembrando que a energia está relacionada com o comprimento de onda λ , temos que:

E f ó t o n = h c λ = 6,63 × 10 - 34 . 3 × 10 8 694 × 10 - 9 = 2,87 × 10 - 19 J

Passo 2

Agora temos que 60 % dos átomos estão no primeiro estado excitado, enquanto que 40 % , estão no estado fundamental. Sabemos que a potência vai ser proporcional à diferença de população dos estados excitado e fundamental:

P ~ ( N - N 0 )

Como a população total é 4 × 10 19 , temos que N = 0,6 ( 4 × 10 19 ) enquanto que N 0 = 0,4 ( 4 × 10 19 ) .

Passo 3

Agora temos todas as informações para calcular a potência média. Potência é energia por tempo, então:

P = N - N 0 E f ó t o n t = ( 0,6 .   4 × 10 19 - 0,4 . 4 × 10 19 ) 2,87 × 10 - 19 2 × 10 - 6

P = 1,1 × 10 6 W

Resposta

1,1 × 10 6 W

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