P1 de Física 4 da UFRJ - 2016.1

Qual é o menor número de fendas de uma rede de difração para se resolver luz com comprimentos de onda iguais a e e onde só são visíveis os máximos até ordem 3?

Um feixe de luz não polarizada de intensidade inicial igual a passa perpendicularmente por lâminas polarizadoras cujos eixos de polarização fazem um ângulo entre si de .

A intensidade após o feixe passar pela lâmina será igual, em , a...?

Uma onda plana luminosa no vácuo, totalmente polarizada ao longo do eixo , se propaga na direção negativa do eixo . Uma possível expressão para o campo elétrico da luz é...?

Um observador na Terra, munido de uma luneta astronômica de diâmetro procura identificar estruturas geológicas na superfície de um planeta a uma distância da Terra .

A luneta contém filtros ópticos que, agindo separadamente, permitem observar luz de , e .

A menor distância , em quilômetros, entre duas estruturas geológicas na superfície do planeta, para que elas possam ser distinguidas pelo observador na Terra, quando a luneta estiver equipada com o fitro óptico amarelo é igual a...?

Para que tenhamos a possibilidade de enxergar duas estruturas que estejam a uma distância menor que , precisamos colocar um filtro de cor igual a...?

Duas fendas de largura igual a tem seus centros separados por uma distância igual a e são iluminados por um feixe de luz que incide perpendicularmente às fendas, de .

1. Qual a posição angular do mínimo de difração?
2. Qual a posição angular do mínimo de interferência?
3. Quantas franjas brilhantes existem dentro da envoltória?

O campo elétrico de uma onda plana eletromagnética monocromática no vácuo é dado por

1. Obtenha a expressão para o campo magnético associado a essa onda.
2. Discuta a evolução no tempo do campo elétrico na posição , por meio de um esboço de no plano de polarização. Que tipo de polarização esta onda apresenta?
3. Determine a média temporal do vetor de Poynting .
4. Considere uma bactéria de estrutura esférica de raio e massa que absorve completamente a radiação eletromagnética que a atinge (e não reflete), de baixo para cima.

Desprezando outros possíveis efeitos, determine o valor mínimo de para que a bactéria não caia sob o efeito da gravidade, se a onda plana aqui discutida for usada para suspendê-la (suponha que a superfície de absorção da bactéria seja um disco de raio ).

Um filme fino de azeite com flutua sobre uma bacia de água com .

Desprezando múltiplas reflexões internas, o feixe que retorna terá intensidade mínima no caso em que a espessura do filme, em nanômetros, seja:

Obs:

no ar.

Em determinado ponto no espaço observa-se que a superposição de ondas planas eletromagnéticas monocromáticas produz um campo elétrico cuja amplitude é:

Afirmamos então que pode ser escrito de maneira mais compacta como , onde , e é igual a:

Um feixe de luz de polarização circular propaga-se no ar (meio ) e incide ao longo de uma direção sobre a superfície de um lago (meio ). Após a reflexão, ao longo da direção , o feixe é espalhado por uma nuvem de fumaça e é então observado ao longo da direção .

Note que as direções e , bem como e são perpendiculares entre si. Como indicado na figura, a superfície do lago é identificada no plano . Assinale a afirmação correta.

1. O feixe de luz em apresenta polarização circular, bem como o feixe de luz ao longo de .
2. O feixe de luz em apresenta polarização circular ao passo que o feixe de luz ao longe de apresenta polarização linear ao longo da direção .
3. O feixe de luz em apresenta polarização linear paralela ao plano , bem como o feixe de luz ao longo de .
4. O feixe de luz em apresenta polarização linear paralela ao plano ao passo que o feixe de luz ao longo de apresenta polarização circular.
5. O feixe de luz em apresenta polarização circular e o feixe de luz ao longo de apresenta polarização linear paralela ao plano .
6. O feixe de luz em apresenta polarização linear ao longo de e o feixe ao longo de apresenta polarização linear paralela ao plano .
7. O feixe de luz em apresenta polarização linear ao longo da direção , bem como o feixe de luz ao longo de .
8. Nenhuma das Acima

Considere uma fibra óptica simples, retilínea, composta por um núcleo cilíndrico de índice de refração , envolvido por uma cascata cilíndrica de índice de refração .

No ponto de entrada da fibra óptica há uma fonte pontual que emite luz em todas as direções, isotropicamente. Sabemos que parte da radiação que entra na fibra é perdida para o exterior.

Suponha que todo raio luminoso que atinge a interface entre os dois meios com ângulo de incidência menor do que o ângulo limite de reflexão total seja totalmente transmitido para o exterior.

Neste caso, se a potência luminosa que entra na fibra é , podemos dizer que a potência perdida pela fibra para o exterior será:

A)

B)

C)

D)

E)

F)