Um laser emite um pulso de luz monocromático com duração de 6,0 ns, com frequência de 4,0 x 10^14 Hz e potência de 110 mW. Dados:• Constante de Planck: h = 6,6 x 10–34 J/s• 1,0 ns = 1,0 x 10–9 s O número de fótons contidos nesse pulso é
A) 2,5 x 10^9.
B) 2,5 x 10^12.
C) 6,9 x 10^13.
D) 2,5 x 10^14.
E) 4,2 x 10^17.
A) 2,5 x 10^9.
B) 2,5 x 10^12.
C) 6,9 x 10^13.
D) 2,5 x 10^14.
E) 4,2 x 10^17.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um laser que emite um pulso de luz com certas características. A gente vai usar conceitos de energia e física dos fótons para descobrir quantos fótons estão nesse pulso. Para resolver, vamos precisar saber como calcular a energia total do pulso e a energia de cada fóton, e então dividir uma pela outra.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia total do pulso de luz. A energia (E) pode ser calculada multiplicando a potência § pela duração do pulso (t). A fórmula é:
A potência dada é 110 mW, que é igual a
watts, e a duração do pulso é 6,0 ns, que é igual a
segundos.
Então:
Passo 3
Agora, vamos descobrir a energia de um único fóton. A energia de um fóton (Eₚ) é dada pela fórmula:
Onde:
- $ h $ é a constante de Planck (
) - $ f $ é a frequência da luz (
)
Então:
Passo 4
Para encontrar o número de fótons (N) no pulso, dividimos a energia total do pulso pela energia de um fóton:
Substituindo os valores que calculamos:
Resposta
A quantidade de fótons no pulso é 2,5 × 10⁹. Portanto, a resposta correta é a opção A) 2,5 x 10^9.