P1 de Física 4 da UFRJ - 2017.1

Durante um processo de seleção para um emprego na INSULFILM, um aluno de engenharia é perguntado:

“Qual deve ser o ângulo formado por dois filmes polarizadores (com eixos de polarização conhecidos) para que a intensidade final da luz seja reduzida de um fator de 25%, para luz incidente não polarizada?”

Duas lâmpadas emitem luz coerentemente. Em um determinado ponto de observação, a luz emitida por cada lâmpada percorre caminho próprio. A diferença do caminho percorrido pelas radiações eletromagnéticas no ponto de observação é de .

Para qual comprimento de onda, na faixa do visível, existe interferência destrutiva máxima nesse ponto?

Uma fonte pontual emite ondas eletromagnéticas esféricas e monocromáticas. A intensidade da onda a de distância da fonte vale .

Determine (i) a potência da fonte e (ii) a intensidade dessa onda a de distância da fonte.

1. e
2. e
3. e
4. e
5. e

Uma onda plana monocromática incide em uma fenda de largura . A direção de propagação da onda incidente é perpendicular ao plano da abertura. Um padrão de difração é observado em um anteparo distante da abertura, de modo que o regime de Fraunhofer é válido.

Com relação as regiões escuras no anteparo, pode-se afirmar que:

1. Ao aumentarmos a distância do anteparo à fenda, a distância entre as franjas aumenta.
2. Ao reduzirmos o comprimento de onda pela metade, as regiões que eram originalmente de mínimo permanecem pontos de interferência destrutiva.
3. Ao diminuirmos a largura da fenda, a distância entre as franjas diminui.

1. Apenas é verdadeira
2. Apenas é verdadeira
3. Apenas é verdadeira
4. Apenas e são verdadeiras
5. Apenas e são verdadeiras
6. Apenas e são verdadeiras

Um feixe de luz propagando-se no ar () incide em uma face horizontal de um paralelepípedo, fazendo um ângulo com a normal, conforme indica a figura abaixo.

Sendo o índice de refração do paralelepípedo , para quais valores de o feixe sofrerá reflexão total na face vertical?

5. Nunca haverá reflexão total

Um laser de intensidade produz um feixe de radiação cilíndrico e com seção reta de raio . O feixe incide perpendicularmente sobre uma placa esférica totalmente negra, de raio , com .

Modelando a frente de onda como plana e monocromática, qual é a força exercida pela radiação sobre a placa?

Uma pessoa enxerga uma lâmpada no fundo de uma piscina através de raios luminoso próximos da normal. Ele estima a profundidade da piscina em . Do lado da piscina, existe um alerta para crianças, indicando a profundidade real de .

A discrepância entre a estimativa da pessoa e o valor correto é devido à profundidade aparente ocasionada pela refração da luz.

Utilizando a aproximação de pequenos ângulos para os ângulos dos feixes incidente e refratado, determine o índice de refração do líquido da piscina.

1. 1,4
2. 1,6
3. 1,8
4. 2,0
5. 2,2

O vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética plana e monocromática possui amplitude de , apontando na direção e sentido do vetor unitário . A onda eletromagnética se propaga na direção e sentido do eixo negativo.

Determina a amplitude e a direção do vetor campo magnético dessa onda.

1. e
2. e
3. e
4. e
5. e

Em um experimento de Young, a separação entre as fendas é muito maior do que a largura delas. A luz que parte das fendas incide sobre um anteparo localizado a uma distância , paralelo ao plano das fendas e , conforme a figura.

A luz incidente possui dois comprimentos de onda e . São observados dois padrões de interferência no anteparo, cada um deles correspondendo a um comprimento de onda.

Para , os máximos de interferência de e se sobrepõem. Qual é o menor valor de para o qual os máximos de e vão se sobrepor novamente?

Um raio de luz monocromática incide perpendicularmente em um filme fino de água de espessura , sobre um bloco de vidro de espessura , como mostrado na figura abaixo.

Dois observadores, e , determinam o critério para que a diferença de fase total leve a uma interferência construtiva, sabendo que . De acordo com os observadores e , respectivamente, a interferência será construtiva quando:

1. e
2. e
3. e
4. e
5. e
6. e

Uma onda eletromagnética plana e monocromática, com comprimento de onda , propaga-se no vácuo, no sentido negativo do eixo . A onda incide perpendicularmente sobre uma superfície condutora perfeita, conforme a figura abaixo.

1. Escreva a expressão do vetor campo elétrico incidente em termos de sua amplitude e do comprimento de onda , sabendo que o campo oscila ao longo da direção e assume seu valor máximo (positivo) em , no instante .
2. Determine o campo magnético da onda incidente , a partir de .
3. Determine o vetor campo elétrico da onda refletida , a partir do fato que o campo elétrico total se anula na superfície do metal.
4. Determine o vetor campo magnético da onda refletida , a partir de .
5. Calcule a pressão de radiação exercida pela onda sobre a superfície condutora perfeita.