Ejercicio resuelto de Física moderna · Física · 2024

CUESTIÓN 8 - Física relativista, cuántica, nuclear y de partículas

Un láser de fluoruro de kriptón, que se utiliza en experimentos de fusión por confinamiento inercial, puede emitir un haz de luz de longitud de onda $248nm$, con una energía de $1,1\cdot {10}^{3}J$ en un tiempo de $1ns$. Obtén razonadamente la energía de un fotón, la potencia del láser (en MW) y el número de fotones que emite este láser en dicho intervalo de tiempo.

Datos: velocidad de la luz en el vacío, $c=3\cdot {10}^{8}m\mathrm{/}s$; constante de Planck, $h=6,63\cdot {10}^{-34}Js$

La energía de cada uno de los fotones emitidos por el láser:

$E=hf=h\frac{c}{\lambda }=\frac{\mathrm{6,63}\cdot {10}^{-34}\cdot 3\cdot {10}^8}{248\cdot {10}^{-9}}=\mathrm{8,02}\cdot {10}^{-19}\text{ J}$

Por tanto, el número de fotones pedido:

$\mathrm{1,1}\cdot {10}^3\text{ J}\cdot \frac{1\text{fot}\acute{\text{o}}\text{n}}{\mathrm{8,02}\cdot {10}^{-19}\text{ J}}=\mathrm{1,37}\cdot {10}^{21}\text{ fotones}$

La potencia del láser será entonces:

$P=\frac{E}{t}=\frac{\mathrm{1,1}\cdot {10}^3}{1\cdot {10}^{-9}}=\mathrm{1,1}\cdot {10}^{12}\text{ W}\cdot \frac{1\text{ MW}}{{10}^6\text{ W}}=\mathrm{1,1}\cdot {10}^6\text{ MW}$