Photonen beschleunigen Staubkorn

cmf12 · Gast

Meine Frage:
Ich komme gerde beim letzten Teil einer Aufgabe nicht weiter:
Ein Helium-Neon-Laser hat eine Leistung von 5mW mit einer Wellenlängen von 632nm.
a) Welche Frequenz und Energie besitzen die Photonen?
b) Wie viele Photonen strahlt der Laser pro Sekunde ab?
c) Welche Kraft wirkt im fokussierten Strahl des Lasers?
d) Wie viele Photonen würden benötigt,um ein Staubkorn (10 mg) mit 9,81 m/s² zu beschleunigen?

Meine Ideen:
Bei a bis c bin ich glaube ich eigentlich ganz gut durchgekommen.
Meine Egebnisse waren für a) 1,97 eV, für b) 1,6*10^16 1/s, für c) 1,7*10^-11 N
Bei der letzten Teilaufgabe hänge ich jetzt irgendwie. Habe erst versucht die nötige Kraft auf das Staubkorm über m*a auszurechnen und das irgendwie mit dem Ergebnis aus c) in Verbindung zu setzen. Das hat mich aber bisher nicht zu einem sinnvollen Ergebnis gebracht.
Würde mich über Hilfe freuen.

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Versuch es mit einer Näherung als elastischer Stoß.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Die Ergebnisse zu a)-c) sind (bis auf Rundungsfehler) richtig. Bei d) denke ich, dass die Anzahl der Photonen pro Sekunde gefragt sind, sonst ergibt es für mich keinen Sinn. Dann läuft es wie bei c) über den pro Zeit übertragenen Impuls.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Teilelastischer Stoß / Absorptionsgrad? grübelnd

cmf12 · Gast

Danke für eure Hilfe, die Photonen pro Sekunde macht natürlich deutlich mehr Sinn.
Habe damit den Versuch gestartet, erstmal den Impuls des Photons mit h/lamda (=1,044*10^-27) berechnet, dann den Impuls des Staubkorns für t=1s, also 9,81*10^-5

Dann hab ich sozusagen eine Gleichung aufgestellt mit
p(Staubkorn)=k*p(Photon) und das ganze nach k, also Photonenanzahl pro Sekunde umgestellt und komme damit auf 9,4*10^22 1/s

Klingt das für euch plausibel?

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5862

Ja, das Staubkorn müsste 9.4*10^22 Photonen der gegebenen Wellenlänge pro Sekunde absorbieren, um wie angegeben beschleunigt zu werden.

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440