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$632.8\, nm$ तरंगदैर्ध्य का एकवर्णी प्रकाश एक हीलियम-नियॉन लेसर के द्वारा उत्पन्न किया जाता है। उत्सर्जित शक्ति $9.42\, mW$ है।
$(a)$ प्रकाश के किरण-पुंज में प्रत्येक फ़ोटॉन की ऊर्जा तथा संवेग प्राप्त कीजिए,
$(b)$ इस किरण-पुंज के द्वारा विकिरित किसी लक्ष्य पर औसतन कितने फ़ोटॉन प्रति सेकंड पहुँचेंगे? ( यह मान लीजिए कि किरण-पुंज की अनुप्रस्थ काट एकसमान है जो लक्ष्य के क्षेत्रफल से कम है ), तथा
$(c)$ एक हाइड्रोजन परमाणु को फ़ोटॉन के बराबर संवेग प्राप्त करने के लिए कितनी तेज़ चाल से चलना होगा?
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 $0.63\, m / s$