Bài 34.11 trang 99 Sách BT Vật Lý 12: Để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng người ta dùng một laze...

34.11. Để đo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng người ta dùng một laze phát ra những xung ánh sáng có bước sóng 0,52 (mu)m, chiếu về phía Mặt Trăng và đo khoảng thời gian giữa thời điểm xung được phát ra và thời điểm một máy thu đặt ở Trái Đất nhận được xung phản xạ. Thời gian kéo dài của một xung là T = 100 ns.

Khoảng thời gian giữa thời điểm phát và nhận xung là 2,667 s.

Năng lượng của mỗi xung ánh sáng là Wo = 10 kJ.

a) Tính khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trăng lúc đó.

b)   Tính cồng suất của chùm laze.

c) Tính số phôtôn chứa trong mỗi xung ánh sáng.

d) Tính độ dài của mỗi xung ánh sáng.

Lấy c = 3.10⁸ m/s; h = 6,625.10^-34J.S

Hướng dẫn giải chi tiết:

a) Gọi L là khoảng cách Trái Đất – Mặt Trăng: c = 3.10⁸m/s là tốc độ ánh sáng; t là thời gian để ánh sáng đi về giữa Trái Đất và Mặt Trăng.

Ta có: 2L = ct.

(L = {{ct} over 2} = {{{{3.10}^8}.2,667} over 2} approx {4.10^8}m = 400000km) 

b) Công suất của chùm laze:

(wp  = {{{W_0}} over au } = {{10kJ} over {100ns}} = {{{{10.10}^3}} over {{{100.10}^{ – 9}}}} = {1.10^{11}}W = 100000MW) 

c) Số phôtôn được phát ra trong mỗi xung ánh sáng:

(N = {{{W_0}} over {hf}} = {{{W_0}lambda } over {hc}} = {{{{10.10}^3}.0,{{52.10}^{ – 6}}} over {6,{{625.10}^{ – 34}}{{.3.10}^8}}} approx 2,{62.10^{22}}) (hạt)

d) Gọi  l là độ dài của một xung ánh sáng, ta có:

(l = c au  = {3.10^8}{.100.10^{ – 9}} = 30m)