Origem do Exercício
Um laser de intensidade produz um feixe de radiação monocromático, cilíndrico e com seção reta de raio .
O feixe incide perpendicularmente sobre uma placa que o absorve totalmente.
- Calcule a potencia média emitida pelo laser.
- Calcule a amplitude do campo elétrico e do campo magnético do feixe incidente.
- Calcule a força exercida pela radiação sobre a placa.
- Calcule a densidade volumétrica média de energia do feixe.
Passo 1
Letra a)
A relação entre a intensidade e a potência média emitida pelo laser é:
Como o feixe é cilíndrico com uma seção reta de raio :
Logo:
Passo 2
Letra b)
Podemos relacionar a intensidade do feixe com a amplitude do campo elétrico também.
Teremos:
E como :
Passo 3
Letra c)
Como a luz é completamente absorvida, a pressão exercida por ela é:
Além disso, ela incide numa área igual a do feixe cilíndrico. Isso significa que a força é:
Passo 4
Letra d)
A densidade de energia é:
Considerando que varia como um seno ao quadrado (ou um cosseno ao quadrado) e tirando a média, teremos:
Porém, lembrando que:
Podemos juntar as duas fórmulas, e ficar com:
Mas:
Resposta
Letra a)
Letra b)
Letra c)
Letra d)