Uma onda eletromagnética plana, cujo comprimento de onda vale 6 mm , se propaga no vácuo, no sentido positivo do eixo x, com seu vetor campo elétrico
, de amplitude
, alinhado com o eixo y. d) Se esta onda incide sobre uma superfície que absorve toda a radiação incidente, cuja área vale
, qual a taxa de transferência de momento para a superfície e qual o valor da pressão de radiação exercida sobre esta mesma superfície?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma onda eletromagnética que tem comprimento de onda de 6 mm e está se propagando no vácuo ao longo do eixo x. O campo elétrico dessa onda tem uma amplitude de 300 V/m e está alinhado com o eixo y. A pergunta é: se essa onda atinge uma superfície de 4 m² que absorve toda a radiação, qual é a taxa de transferência de momento para essa superfície e qual a pressão de radiação exercida sobre ela?
Aqui, vamos precisar entender conceitos de ondas eletromagnéticas, intensidade da onda, transferência de momento e pressão de radiação. Vamos resolver isso passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a intensidade da onda eletromagnética. A intensidade
de uma onda eletromagnética no vácuo pode ser calculada usando a fórmula:
onde:
-
é a amplitude do campo elétrico, -
é a permeabilidade do vácuo ( ), -
é a velocidade da luz no vácuo ( ).
Passo 3
Vamos substituir os valores na fórmula:
Calculando o numerador:
E o denominador:
Passo 4
Agora, dividindo os valores:
Então, a intensidade da onda é aproximadamente
.
Passo 5
A próxima coisa que precisamos é a taxa de transferência de momento, que na física da radiação é relacionada à força exercida pela onda sobre a superfície. Para uma superfície que absorve totalmente a radiação, a força
pode ser calculada por:
onde
é a potência incidente na superfície e
é a velocidade da luz.
Passo 6
Primeiro, vamos encontrar a potência
que incide na superfície. Potência é intensidade vezes a área:
Sabemos que
e
.
Passo 7
Agora, calculamos a força
:
Então, a taxa de transferência de momento para a superfície é aproximadamente
.
Passo 8
Finalmente, vamos calcular a pressão de radiação
na superfície. Pressão é força dividida pela área:
Resposta
A taxa de transferência de momento para a superfície é aproximadamente
e a pressão de radiação exercida sobre a superfície é cerca de
.
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Uma fonte pontual isotrópica emite luz com comprimento de onda de 450 nm e potência de 1000 W . Um detector de luz é posicionado a 500 m da fonte. Se a componente magnética da onda eletromagnética é dada por
, responda: c) qual o valor da amplitude máxima
do campo magnético desta onda, na posição do detetor?
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Uma onda eletromagnética plana, cujo comprimento de onda vale 6 mm , se propaga no vácuo, no sentido positivo do eixo x, com seu vetor campo elétrico
, de amplitude
, alinhado com o eixo y. a) Quais são os valores do número de onda k e da frequência angular da onda? b) Determine o vetor campo magnético associado a esta onda, c) Calcule a intensidade da onda, d) Se esta onda incide sobre uma superfície que absorve toda a radiação incidente, cuja área vale
, qual a taxa de transferência de momento para a superfície e qual o valor da pressão de radiação exercida sobre esta mesma superfície?
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