11.Dual Nature of Radiation and matterMedium

હિલિયમ-નિયોન લેસર વડે $632.8\, nm$ તરંગલંબાઈનો એકરંગી (Monochromatic) પ્રકાશ ઉત્પન્ન થાય છે. ઉત્સર્જિત પાવર $9.42\, mW$ જેટલો છે.

$(a)$ પ્રકાશ પુંજમાં રહેલા દરેક ફોટોનની ઊર્જા અને વેગમાન શોધો.

$(b)$ આ પૂંજ વડે પ્રકાશિત લક્ષ્ય (ટાર્ગેટ) પર સરેરાશ રીતે એક સેકન્ડ દીઠ કેટલા ફોટોન આપાત થતા હશે? (પૂંજનો આડછેદ સમાન અને લક્ષ્યના ક્ષેત્રફળ કરતાં નાનો છે તેમ ધારો), અને

$(c)$ ફોટોનના વેગમાન જેટલું વેગમાન ધરાવવા માટે હાઈડ્રોજન પરમાણુએ કેટલી ઝડપથી ગતિ કરવી જોઈએ ?

Solution

Wavelength of monochromatic light $\lambda=632.8\, nm$

Power of He-be laser $P=9.42\, mW$

$(a)$ Energy of a photon is given by $E = hv$

Or $E=h c / \lambda$

Which gives $E=3.14 \times 10^{-19}\, J$

Now momentum of a photon $p=h / \lambda$

$p=1.05 \times 10^{-27}\, kg m / s$

$(b)$ For a beam of uniform cross-section having cross-sectional area less than target area

$P=E x N$

where $P =$ power emitted

$E =$ energy of photon

$N =$ number of photons Therefore

$N = P / E$

Substitution gives

$N =3 \times 10^{16}$ photons / second

$(c)$ Momentum of $He-Ne$ laser $=1.05 \times 10^{-27} \,kg m / s$

For this much momentum of a hydrogen atom $mv =1.05 \times 10^{-27}$

$v=1.05 \times 10^{-27} / 1.6 \times 10^{-27}$

$v=0.63\, m / s$

The required speed for hydrogen atom is $0.63\, m / s$

$10\, kW$ નું ટ્રાન્સમીટર કરતાં રેડિયો તરંગની તરંગલંબાઈ $500\, m$ છે. દર સેકન્ડે ટ્રાન્સમીટર દ્વારા ઉત્સર્જાતા ફોટોનની સંખ્યા કયા ક્રમની હશે?

Medium

Easy

Medium

Medium

Medium