Vermogen laser berekenen

Moniek stelde deze vraag op 15 augustus 2021 om 13:51.

 Hallo,

Ik loop vast op een vraagstuk omtrent het berekenen van het vermogen van een laser. Het vraagstuk luidt als volgt;

Je hebt een CO2-laser die 1,5 · 10^21 fotonen per seconde uitzendt, van een golflengte van 10600 nm. De diameter is 2 mm² en de laser staat gedurende 5 seconden aan. Bereken het vermogen P.
Mogelijke antwoorden: 28 Watt, 141 Watt, 159 Watt en 1407 Watt.

Ik weet dat er een formule is om de energie te berekenen, namelijk E = (h · c) / lambda. 
De waarde voor die energie kan ik dan weer gebruiken in de formule E = P · t.

Echter, wanneer ik deze formules invul krijg ik;
E = (h · c) / lambda
h = 6,63 · 10^-34 J·sec
c = 3,00 · 10^8 m/s
lambda = 10600 nm

E = (6,63 · 10^-34 * 3,00 · 10^8) / 10600
E = 1,87 · 10^-29

E = P · t
P = E / t --> 1,87 · 10^-29 / 5
P = 3,75 · 10^-30 Watt

Dat komt in de verste verte niet in de buurt van de antwoordmogelijkheden.
Waar ga ik de fout in?

Alvast bedankt!

Reacties

Theo de Klerk op 15 augustus 2021 om 14:09
Met E = hf (= hc/λ) bereken je de energie van 1 foton. Een golflengte in nanometers moet dan nog met 10-9 vermenigvuldigd worden om het in meters uit te drukken. Dus energie per foton?
En er zijn meer fotonen. Hoeveel is hun totale energie?
En dat is in 1 s. En daarmee het vermogen. Dat die laser 5 s aanstaat, zorgt alleen maar dat de totale energie dan 5x groter is, conform E = Pt . Dat de diameter van de lichtstraal 2mm is (of wordt doorsnede bedoeld met 2 mm2?) doet weinig ter zake. Als de doorsnede 1m2 zou zijn en de intensiteit van de bron gelijk, dan zou bij evenredige verdeling dezelfde aantallen fotonen vrijkomen maar verspreid over een groter oppervlak
Moniek op 15 augustus 2021 om 14:28

Beste Theo,

Hartelijk dank voor de snelle respons! 
Ik heb inderdaad die omzetting van de golflengte naar meters compleet vergeten, en me niet gerealiseerd dat de energie die ik berekende maar voor één foton was. 

Ik ben nu tot het juiste antwoord gekomen.

Met vriendelijke groet,
Moniek

Theo de Klerk op 15 augustus 2021 om 14:48
Het is nooit als "valkuil" bedoeld, maar wel een test of men goed leest en consistente eenheden gebruikt. Dus "nm" moet (als de rest in SI eenheden is) ook in m worden uitgedrukt.
Een "vermogen" is iets anders dan "energie"  (voor wie er "intuint" en de berekende vermogen van 28 W vermengvuldigt met 5 tot 140 W kent het verschil tussen vermogen en energie niet.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft achttien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)