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Enunciado

Física - Randall D. Knight - Eletricidade e Magnetismo- Ed: 2º - Capítulo 35.Exercícios e Problemas - Ex. 20

Um pulso laser de 200 MW é concentrado por uma lente em uma

região com diâmetro de 2,0 m.

a. Qual é a amplitude do campo elétrico do feixe de laser no ponto

focal?

b. Qual é a razão entre o campo elétrico do feixe de laser e o campo

elétrico que mantém o elétron preso ao próton em um átomo de

hidrogênio?

Passo 1

O feixe de laser é uma onda plana eletromagnética. Suponha que a energia seja uniformemente distribuída ao longo do diâmetro do feixe de laser.

  1. Usando a equação 35.37 , a intensidade da luz é:

    2. I   =   P A   =   c ε 0 2 E 0 ²   ⇒   200 ∙ 10 ⁶ π ( 10 ⁻ ⁶ ) ²   =   3 ∙ 10 ⁸ ( 8.85 ∙ 10 ⁻ ¹ ² ) 2 E ² 0   ⇒   E 0   =   2.2 ∙ 10 ¹ ¹   V / m

  2. O campo elétrico entre o próton e o elétron é

E   =   1 4 π ε 0 r ²   =   ( 9 ∙ 10 ⁹ ) ( 1.60 ∙ 10 ⁻ ¹ ⁹ ) ( 0.053 ∙ 10 ⁻ ⁹ ) ²   =   5.1 ∙ 10 ¹ ¹   V / m

Passo 2

A razão do campo elétrico do feixe de laser para este campo é

2.2 ∙ 10 ¹ ¹ 5.1 ∙ 10 ¹ ¹   =   0.43

O campo elétrico do feixe de laser é aproximadamente metade do campo elétrico que mantém o elétron em sua órbita.

Resposta

  1. E 0   =   2.2 ∙ 10 ¹ ¹   V / m
  2. 0.43
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