Каково давление света на стенки электрической лампы с мощностью Р= 60 Вт? Колба лампы имеет форму сферического сосуда

Для решения этой задачи нужно учесть, что давление света на стенки лампы происходит из-за падения фотонов на поверхность. Давление света определяется силой удара фотонов на единичную площадку.

Известно, что мощность лампы P = 60 Вт. Мощность равна энергии, излучаемой лампой за единицу времени. Подставим данное значение в формулу для мощности излучения:

\[P = \frac{E}{t}\],

где E - энергия излучаемого света, t - время.

Учитывая, что вся потребляемая мощность лампы расходуется на излучение, можем записать:

\[P = E\].

Так как энергия излучаемого света пропорциональна числу фотонов, и учитывая, что мощность излучения пропорциональна числу фотонов за единицу времени, можем записать:

\[P \propto N = \frac{E}{h \cdot f}\],

где N - количество фотонов, h - постоянная Планка, f - частота излучения.

Используя равенство "количество энергии равно количеству фотонов, умноженному на энергию одного фотона", можем записать:

\[E = N \cdot h \cdot f\].

Теперь у нас есть выражение для энергии излучаемого света. Нам нужно найти давление света на стенки лампы.

Давление света определяется силой удара фотонов на единичную площадку. Учитывая, что стенки лампы отражают 9% падающего света, то только 91% фотонов попадает на стенку. Таким образом, давление света на стенку можно выразить как:

\[P_{\text{стенка}} = (0.91 \cdot N \cdot h \cdot f) \cdot F\],

где F - площадь поверхности стенок.

Колба лампы имеет форму сферы, поэтому площадь поверхности стенок можно выразить через радиус:

\[F = 4 \pi R^2\],

где R - радиус сферической колбы лампы.

Теперь мы можем найти давление света на стенки лампы. Подставим известные значения:

\[P_{\text{стенка}} = (0.91 \cdot N \cdot h \cdot f) \cdot 4 \pi R^2\].

Подставим выражение для количества фотонов:

\[P_{\text{стенка}} = (0.91 \cdot P \cdot f) \cdot 4 \pi R^2\].

Теперь мы можем рассчитать давление света на стенки электрической лампы с мощностью 60 Вт:

\[P_{\text{стенка}} = (0.91 \cdot 60 \cdot f) \cdot 4 \pi \cdot (0.05)^2\].

Вычислим данное выражение:

\[P_{\text{стенка}} = 0.0912 \cdot f \cdot \pi \cdot 0.0025\].

Таким образом, давление света на стенки электрической лампы с мощностью 60 Вт и формой сферического сосуда равно \(0.0912 \cdot f \cdot \pi \cdot 0.0025\) Н/м², где f - частота излучения.