Uma pequena fonte de laser, como aquelas encontradas em camelôs, tem uma potência de 5 mW e emite luz praticamente monocromática de comprimento de onda de 650 nm .
a) Supondo essa luz constituída de fótons, calcule o número de fótons emitidos pela fonte em um segundo;

Passo 1

Vamos lá! O enunciado fala sobre uma fonte de laser que tem uma potência de 5 mW e emite luz com comprimento de onda de 650 nm. O conteúdo que vamos usar aqui envolve física, mais especificamente a parte que estuda a quantidade de partículas de luz, ou fótons. Para resolver isso, vamos precisar saber a relação entre energia, potência e o comprimento de onda da luz.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que a potência § é a quantidade de energia emitida por segundo. A fórmula básica que relaciona potência, energia e tempo é:
Onde:
  • é a potência,
  • é a energia,
  • é o tempo.
Como queremos saber a energia emitida em um segundo, podemos reorganizar a fórmula para:
Como segundo, temos:

Passo 3

Agora, vamos calcular a energia de um único fóton. A energia de um fóton ( ó) é dada pela fórmula:
ó
Onde:
  • é a constante de Planck ( ),
  • é a velocidade da luz ( ),
  • é o comprimento de onda da luz.
Substituindo os valores:
ó

Passo 4

Vamos calcular o número de fótons emitidos por segundo ( ). Para isso, dividimos a energia total emitida pela energia de um único fóton:
ó
Sabemos que .
Substituindo os valores:

Resposta

Após realizar os cálculos, o número de fótons emitidos pela fonte em um segundo é aproximadamente fótons.

Exercícios relacionados

Explique a definição da unidade de energia eletronvolt (eV). Determine o fator de conversão entre essa unidade e a unidade Joule (J).
Encontre os valores do comprimento de onda para os quais a radiação do corpo negro é máxima ( ) para as temperaturas de 3 K e 3000 K . Em que regiões do espectro eletromagnético se encontram estes valores? b) Considerando que o corpo humano se aproxima de um corpo negro, determine seu valor . Em que região do espectro eletromagnético este comprimento se encontra?
Para se ionizar a grande maioria das moléculas/átomos, são necessárias energias da ordem de dezenas de elétron-volts. Supondo que na interação de um fóton com moléculas/átomos toda a energia do primeiro seja absorvida, determine quais regiões do espectro eletromagnético são de radiações ionizantes, isto é, cujos fótons têm energia suficiente para ionizar as moléculas/átomos.
Qual a energia, frequência e comprimento de onda dos fótons emitidos para uma transição do nível para o nível nestes átomos? Em que regiões do espectro eletromagnético eles se encontram?