P1 de Física 4 da UFRJ - 2017.2

Considere as afirmações a seguir sobre o experimento de Young, para o qual as larguras das fendas são desprezíveis, e marque a alternativa CORRETA.

I) O padrão de intensidade observado no plano distante das fendas é explicado através da diferença de caminho óptico percorrido por cada um dos dois feixes de luz.

II) O padrão de intensidade observado se mantém inalterado, tanto em magnitude quanto nas posições das franjas, mesmo quando se adiciona uma fase relativa entre os feixes que saem de cada fenda.

III) A intensidade da onda em um ponto qualquer no plano de observação é igual à soma das intensidades dos feixes que saem das fendas, na posição considerada.

(a) Apenas I está correta.

(b) Apenas II está correta.

(c) Apenas III está correta.

(d) Apenas I e II estão corretas.

(e) Apenas I e III estão corretas.

(f) Apenas II e III estão corretas.

(g) Nenhuma está correta.

Considere o sistema formado por três camadas de materiais dielétricos, como mostrado na figura. Os índices de refração das camadas são, respectivamente, , com . Um feixe de luz atravessa esse arranjo a partir da camada 1, formando, em cada respectiva camada, os ângulos de incidência(com a normal) , e . Na figura, aparece apenas o ângulo . Pode-se afirmar que

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Um feixe de luz não polarizado de intensidade 40W/m² atravessa dois polarizadores ideias. A intensidade do feixe final, após atravessar os polarizadores, vale 15W/m². Considere que os polarizadores estão em planos paralelos e o feixe incide perpendicularmente nos polarizadores. Qual o ângulo formado pelos eixos de polarização dos polarizadores?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f) Não é possível determinar o ângulo entre os eixos sem ao menos conhecer a direção do eixo de polarização de um deles.

Em uma palestra, um professor aponta um “laserpointer” de cor vermelha () para o quadro. Observa-se que o raio da mancha do feixe de luz no quadro é de . Qual o raio do diafragma do laser-pointer, por onde sai o feixe de luz, se a distância entre a caneta e o centro da mancha de luz no quadro é de 9,0m?

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Um feixe de luz monocromático incide quase perpendicularmente em um filme fino de água de espessura t que está sobre um bloco de vidro de espessura d, como mostrado a figura. Dois observadores A e B determinam o respectivo critério para que a diferença de fase total dos raios emergentes leve a uma interferência CONSTRUTIVA. Considere a seguinte relação entre os índices de refração . De acordo com os observadores A e B, respectivamente, a interferência será CONSTRUTIVA quando (m e n são números inteiros positivos):

(a) e

(b) e

(c) e

(d) e

(e) e

(f) e

Considere um feixe de luz dentro de um tubo sólido, feito de um determinado plástico com índice de refração n. A luz se desloca paralelamente à parte superior do tubo, conforme mostra a figura. Deseja-se cortar a face AB de modo que toda a luz seja refletida na interface plástico-ar (considere o índice de refração do ar igual ao do vácuo). As inclinações limites para o ângulo θ são dadas por:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Em um laboratório de óptica, deseja-se obter um padrão de intensidade com 9 franjas brilhantes, exatamente, dentro do máximo central da difração. Utiliza-se nessa tarefa um anteparo com duas fendas idênticas, separadas pela distância de 15mm, com luz de comprimento de onda de 600nm. A distância entre a tela de observação e o anteparo é de 10m. O padrão de intensidade desejado é obtido com fendas de qual largura:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f) É impossível obter tal padrão de intensidade com o comprimento de onda utilizado.

Considere uma onda plana monocromática cujo vetor de Poynting é e o campo elétrico, . Obtenha o campo magnético dessa onda, onde os versores unitários , e formam, nessa ordem, um conjunto cartesiano de vetores.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

O campo elétrico de uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo é dado pela fórmula

Em função dos dados do enunciado e de constantes fundamentais dadas no formulário (folha de capa), calcule e responda o que se pede.

(d) Um filtro polarizador e colocado perpendicularmente à direção de propagação da onda, com seu eixo de polarização alinhado com a direção do eixo x. Calcule a intensidade da onda eletromagnética após passar pelo polarizador. (Dica: escreva o campo elétrico após passar pelo polarizador e determine a intensidade respectiva.)

O campo elétrico de uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo é dado pela fórmula

Em função dos dados do enunciado e de constantes fundamentais dadas no formulário (folha de capa), calcule e responda o que se pede.

(a) Determine i) a direção e o sentido de propagação, ii) o vetor número de onda, iii) a frequência iv) o comprimento de onda da onda eletromagnética.

(b) Determine o vetor campo magnético (x, y, z, t) da onda eletromagnetica.

(c) Calcule o vetor de Poynting e a intensidade da onda eletromagnética.

Formulário:

- Média de seno e cosseno