P1 de Física 4 - FIS1061 da PUCRIO - 2017.1

A lei de conservação da carga para sistemas abertos (equação da continuidade) é

representada pela equação

Dê o significado convencional dos termos dessa equação.

A partir das equações de Maxwell no vácuo, encontre a equação diferencial de onda para o campo elétrico .

Marque a resposta correta com V de verdadeiro ou F de falso e justifique sua opção.

(a ) A luz proveniente de uma pequena região de uma lâmpada

incandescente é usada em um experimento de Young (interferência) depois de passar por

um filtro amarelo. Para diminuir a distância entre os máximos na tela de observação

deve-se:

1-( ) diminuir a distância entre as fendas.

2-( ) substituir o filtro amarelo por um azul.

3-( ) aumentar a intensidade da luz.

4-( ) substituir o filtro amarelo por um vermelho.

Uma onda eletromagnética de comprimento de onda λ = 600 nm .incide sobre um dispositivo de interferência tipo Young. Após as duas fendas saem duas ondas em fase que se superpõem em uma tela de observação distante produzindo interferência. Na saída de uma das fendas coloca-se uma placa de Mica com índice de refração n = 1,58 e espessura X. Em consequência ocorre um deslocamento do padrão de interferência por 7 máximos sucessivos para o lado onde foi colocada a placa de Mica. Determine a espessura X dessa placa de Mica.

Use os operadores diferenciais e os teoremas de Gauss e Stokes para passar as leis de Maxwell abaixo para a forma diferencial. (Qint ≡ Qsaldo)

(a ) onde e

(b )

Obtenha a polarização da onda eletromagnética representada abaixo. Demonstre o

tipo de polarização (linear, circular ou elíptica) e mostre, caso não seja linear, se a

polarização é à esquerda ou à direita. Se for linear obtenha o ângulo θ de polarização.

Considere uma onda incidindo sobre um dispositivo de interferência com N fendas. O comprimento de onda é λ. A figura ao lado é o gráfico da intensidade I(θ) versus o ângulo θ detectado na tela de observação. Esse ângulo é dado em graus e a intensidade máxima vale 250xW/.

Determine o número de fendas,

A intensidade da onda em uma fenda(I0)

e a distância d entre as fendas em função de λ.

Um experimento com anéis de Newton é usado para determinar o raio de curvatura de uma lente plano-convexa. Incide-se luz com comprimento de onda λ = 670 nm perpendicularmente à face plana da lente. Formam- se diversos anéis claros e escuros para um observador situado ao lado da fonte luminosa. O raio do vigésimo anel escuro é11 mm. Calcule o raio R da lente.

A figura ao lado mostra uma onda incidente quase normal à superfície de um filme fino (índice de refração ) suspenso no ar ( = = ) onde > . A onda é a refletida na primeira superfície em a. A onda é a refletida em b (dentro do filme) e transmitida de volta para o ar na primeira superfície em c. As ondas transmitidas que atravessam o filme são dadas por e . Considere L a espessura do filme e λ o comprimento de onda da luz no filme. Os observadores estão representados pelos rostos desenhados. Ocorre interferência construtiva:

1-( ) se L = para observador que vê as ondas e .

2-( ) se L = para observador que vê as ondas e .

3-( ) se L = para observador que vê os ondas transmitidas e .

4-( ) se L = para observador que vê os ondas transmitidas e .

(d) Determine o módulo da aceleração produzida pela força gerada pela pressão da

radiação de um feixe luminoso uniforme, cuja intensidade é I = 3,00. 10-2 W/m²e que

incide sobre uma esfera de raio R = 2,00. 10 -4 m. Essa esfera absorve totalmente a

radiação e possui massa m = 2,50. 10 -9kg.

A componente elétrica de uma onda eletromagnética plana que se propaga no

vácuo é dada por:

(a)Calcule o comprimento de onda λ e a frequência angular ω.

(b) Obtenha o vetor indução do campo magnético dessa onda utilizando a

Expressão

onde x designa o produto vetorial e ,pois designa o vetor unitário no sentido da velocidade de propagação da onda. Use o valor de obtido no item anterior.

(c) encontre o vetor de poynting (z,t) dessa onda.