P1 de Física 4 da UFRJ - 2019.2

Películas de Fluoreto de Magnésio () são empregadas para diminuir a quantidade de luz refletida em lentes e materiais, no espectro visível. O índice de refração desse material vale, aproximadamente, . Se a amplitude do campo elétrico de uma onda eletromagnética que está no interior de vale , estime a amplitude do campo magnético dessa onda.

a) .

b) .

c) .

d) .

Um feixe de luz monocromático se propaga em dois meios materiais de índice de refração e com velocidades e , respectivamente. Se a velocidade de propagação no primeiro meio material é maior que a velocidade de propagação no segundo meio, ou seja, , pode-se concluir que a relação válida entre os índices de refração é

a) .

b) .

c) .

d) .

Uma “cavidade linear” no vácuo é definida por duas paredes planas, paralelas e de material condutor ideal situadas em planos paralelos a e posicionados em e , respectivamente. Sabendo que uma onda eletromagnética é excitada dentro da cavidade no primeiro modo normal de oscilação, o campo elétrico dessa onda pode ser dado por:

a) .

b) .

c) .

d) .

Um feixe de luz linearmente polarizado com intensidade incide em um filtro polarizador. Observa-se que a intensidade do feixe é reduzida pela metade () após passar pelo polarizador. A relação da amplitude do vetor campo elétrico antes de passar pelo filtro () e a do campo depois de passar pelo polarizador () é dada por

a) .

b) .

c) .

d) .

Um feixe de luz monocromático incide sobre uma fenda simples de largura . Em uma tela plana que está a de distância do anteparo plano que contém a fenda, observa-se que a franja central tem de largura. Com base nesses dados, determine o comprimento de onda da luz incidente:

a) .

b) .

c) .

d) .

Alguns prismas são projetados para que o ângulo de incidência crítico entre o prisma e o ar seja MENOR que . De tal forma ser possível desviar um feixe de sua trajetória original de , sem perda no fluxo de energia cinética incidente. Determine a relação que é sempre válida para o índice de refração desses prismas.

a) .

b) .

c) .

d) .

Uma onda eletromagnética possui quantidade de momento linear e energia, que são transportadas pela onda. Algumas ideias existem para usar as ondas eletromagnéticas como propulsoras de naves em viagens espaciais no vácuo. Estime a intensidade que uma onda eletromagnética plana monocromática deve ter para gerar, em incidência normal, uma pressão de radiação média de em uma superfície negra (absorvedora) ideal.

a) .

b) .

c) .

d) .

Um raio de luz parte da água () em direção a um outro material de interface plana e de índice de refração desconhecido. Determine o valor do índice de refração desse material se o ângulo de Brewster para um feixe que parte da água em direção ao material desconhecido vale .

a) .

b) .

c) .

d) .

Um objeto circular está dentro d’água () a uma profundidade . O objeto é visto por uma pessoa no ar (), fora d’água, com uma profundidade aparente conforme mostra a figura. Considerando e , determine a razão .

a) .

b) .

c) .

d) .

Em um experimento de difração por uma fenda simples, ao se aumentar a largura da fenda, pode-se afirmar que

a) a largura da faixa brilhante diminui.

b) as distâncias entre faixas escuras consecutivas aumentam.

c) o comprimento de onda da radiação que passa pela fenda aumenta.

d) a intensidade da radiação que passa pela abertura diminui.

Duas estações de rádio estão distantes de um receptor pelas distâncias e , respectivamente. Se as ondas eletromagnéticas são coerentes e emitidas em fase uma com a outra, determine os comprimentos de onda para os quais a intensidade no receptor seja máxima.

a) , para

b) , para

c) , para

d) , para

Considere as sentenças a seguir sobre uma onda eletromagnética plana, linearmente polarizada e monocromática que se propaga no vácuo. Nessa situação, pode-se afirmar que

a) o vetor de Poynting é PARALELO ao vetor número de onda da onda eletromagnética.

b) o módulo do vetor de Poyting é IGUAL à densidade de energia eletromagnética da onda.

c) o vetor campo elétrico é PARALELO ao vetor campo magnético.

d) a densidade de momento linear da onda é NULA em todos os pontos do espaço-tempo.

O campo elétrico de uma onda eletromagnética plana e monocromática que se propaga no vácuo é descrito por

onde , e são constantes positivas. Em função dos dados do enunciado e de constantes fundamentais, calcule o que se pede, justificando os cálculos.

a) Determine o comprimento de onda, o período de oscilação e a direção e o sentido de propagação dessa onda.

b) Determine a polarização da onda.

c) Determine o vetor campo magnético (módulo, direção e sentido) dessa onda eletromagnética.