ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Квантовая 17.3

[Александр Сакович]

17.3 (21.3). Интенсивность монохроматического светового пучка плавно уменьшают, не меняя частоты света. Как изменяются при этом энергия и импульс каждого фотона в световом пучке?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Анализ условия. 1) По условию интенсивность I монохроматического светового пучка уменьшается.
2) По условию частота ν света не изменяется.
Определим, как изменяются энергия E и импульс p каждого фотона в световом пучке при изменении его интенсивности I.

Теория. Интенсивность света I светового пучка зависит от энергии всех фотонов в пучке, т.е. зависит от числа фотонов N и их энергии E:
\[I\sim N\cdot E.\]

Решение. 1) Определим, как изменится энергия E каждого фотона в световом пучке.
Интенсивность света I светового пучка зависит от числа фотонов N и их энергии E (см. теорию). Тогда
\[E\sim \frac{I}{N}.\ \ \ (1)\]
По условию не задано, как изменилось числа фотонов N, поэтому использовать уравнение (1) мы не можем. Но по условию задано, что частота ν света не изменяется. Энергия E фотона зависит от частоты ν света
\[E = h\cdot \nu .\]
Величина h - это постоянная величина. Тогда из данного уравнения следует, что энергия E каждого фотона в световом пучке так же не изменяется.
Это соответствует изменению № 3.

2) Определим, как изменится импульс p каждого фотона в световом пучке.
Импульс p фотона зависит от частоты ν света
\[p = \frac{h\cdot \nu }{c}.\]
Скорость c света в вакууме и величина h - это постоянные величины. Так как по условию частота ν света не изменяется, то из данного уравнения следует, что импульс p каждого фотона в световом пучке так же не изменяется.
Это соответствует изменению № 3.
Ответ: 33.

Примечание: в кодификаторе ФИПИ нет понятия «интенсивность света».