Vejledende opgaver i Fysik A-niveau | Kapitel 1

V1 Effektfuld laser

a.

Vi bestemmer energien af en foton med bølgelængden  = 812 nm. Energien af en foton er givet ved: Vi har, at én puls besidder energien 0,50 mJ. Energien for én laserpuls kan beskrives ved udtrykket herunder: Vi indsætter kendte størrelser, og løser for antallet af fotoner n:  Ligningen løses for n vha. CAS-værktøjet WordMat. Antallet af fotoner i én puls er bestemt til 2,0 · 10 J (afrundet til 2 betydende cifre). b.

Effekt er generelt givet ved: Laserens gennemsnitlige effekt kan beskrives ved udtrykket herunder, hvor n betegner antallet af pulser pr. sekund og E betegner energien for en puls: Den gennemsnitlige effekt i én puls er bestemt til 0,25 W (afrundet til 2 betydende cifre). Den gennemsnitlige effekt for en puls kan beskrive sved udtrykket herunder, hvor t betegner varigheden af én puls: Den gennemsnitlige effekt for én puls er bestemt til 2,5 GW (afrundet til 2 betydende cifre). c.

Vi antager, at hele effekten fra laseren går til at fordampe molybdæn, dvs. at der ikke afgives varme til omgivelserne.

Vi antager, at rillen har form som et rektangel, vi beregner volumen af rillen ved: I DATABOGEN fysik kemi aflæser vi densiteten af molybdæn til  = 10,22 g/cm . Vi bestemmer massen molybdæn ved: Vi bestemmer størrelsen af den energi, der skal tilføres for at fordampe 4,8545 · 10 kg molybdæn ved: Vi bestemmer, hvor mange pulser, der skal til at levere en energi med størrelsen 0,3737965 J: Ifølge vores beregninger skal der ca. 748 pulser til at skære rillen (afrundet til 3 betydende cifre). Vi bestemmer, hvor tid det tager at skære rillen, ved at bestemme, hvor lang til det tager for laseren at udsende 747,593 pulser, hvor t antal pulser pr. sekund. Ifølge vores beregninger tager det ca. 1,50 s at skærer rillen (afrundet til 3 betydende cifre).

V2 Laserkirurgi

a.

Vi bestemmer energien af en foton med bølgelængden  = 10,6 m: Energien af en udsendt foton er bestemt til 1,87 · 10 J (afrundet til 3 betydende cifre). b.

Vi antager, at alt energien fra laseren går til at fordampe væv. Vi bestemmer, hvor meget væv der fordampes pr. sekund ved en effekt på 60 W, vha. udtrykket herunder, hvor L = 2,4 kJ pr. gram betegner fordampningsvarmen for vævet: Vi bestemmer, hvor stort et volumen, der fordampes pr.