сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 2318
i

В боль­шин­стве со­вре­мен­ных све­то­ди­о­дов в целях эко­но­мии ис­поль­зу­ет­ся кри­сталл си­не­го спек­тра све­че­ния, на ко­то­рый свер­ху для по­лу­че­ния нуж­но­го «цвета све­то­ди­о­да» (бе­ло­го, крас­но­го, жёлтого и т. п.) на­но­сит­ся спе­ци­аль­ный лю­ми­но­фор. Пусть такой кри­сталл из­лу­ча­ет в се­кун­ду 1 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 18 пра­вая круг­лая скоб­ка фо­то­нов с дли­ной волны 435нм. При этом лю­ми­но­фор, нанесённый свер­ху, ис­пус­ка­ет по 5 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 17 пра­вая круг­лая скоб­ка фо­то­нов/сек с дли­на­ми волн 600 и 555нм, со­зда­вая «оран­же­вое» све­че­ние. Найти мак­си­маль­ную мощ­ность теп­ло­от­во­да, тре­бу­е­мо­го для охла­жде­ния дан­но­го типа лю­ми­но­фо­ра и его КПД. Счи­тать, что лю­ми­но­фор обес­пе­чи­ва­ет пол­ное по­гло­ще­ние пер­вич­но­го из­лу­че­ния.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Со­глас­но фор­му­ле План­ка энер­гия од­но­го кван­та света

 E=h v= дробь: чис­ли­тель: h c, зна­ме­на­тель: \lambda конец дроби .

Тогда за се­кун­ду кри­сталл из­лу­ча­ет энер­гию (мощ­ность по­гло­ще­ния лю­ми­но­фо­ра)

 P_B x=P_C=N_C дробь: чис­ли­тель: h c, зна­ме­на­тель: \lambda_C конец дроби =10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 18 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на дробь: чис­ли­тель: 6.6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 34 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 8 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 8 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 4.35 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби \cong 0,41 Дж/с =0,41Вт.

На вы­хо­де лю­ми­но­фо­ра

 P_Вых=h c левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: N_K, зна­ме­на­тель: \lambda_K конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: N_3, зна­ме­на­тель: \lambda_3 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка =6,6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 34 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 8 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 8 пра­вая круг­лая скоб­ка умно­жить на 5 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 17 пра­вая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 6 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 5,55 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 7 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка \approx 0,31Вт.

Тогда при усло­вии, что вся теп­ло­вая мощ­ность P_Вx по­гло­ща­ет­ся, и при этом из­лу­ча­ет­ся мощ­ность P_Вых, по­лу­ча­ем, что мак­си­маль­ные по­те­ри энер­гии на на­грев:

 Q=P_Bых минус P_Вых \approx 0,1Вт.

КПД оче­вид­но:

\eta= дробь: чис­ли­тель: P_Вых, зна­ме­на­тель: P_Вх конец дроби \approx0,75=75\%.

Ответ: 75%.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­нияБаллы
Опре­де­ле­ние энер­гии кван­та света5
Фор­му­ла для Q5
Фор­му­ла для КПД5
По­лу­чен чис­лен­ный ответ5
Мак­си­маль­ный балл20
Классификатор: Ядер­ная и кван­то­вая фи­зи­ка. Энер­гия фо­то­нов