P1 de Física 4 da USP - 2019

Em um universo onde a velocidade da luz vale , um corredor percorre certa distância em um intervalo de tempo , quando observado de um referencial . Ao terminar a corrida, o rolégio do corredor atribuirá ao percurso um intervalo de tempo . Sabe-se que o corredor manteve sua velocidade constante durante todo o percurso.

a) Calcule a velocidade do corredor em relação ao referencial .

b) Calcule a distância percorrida pelo corredor no referencial .

c) Qual o comprimento que o corredor, situado em , atribui ao trecho da pista percorrido por ele?

Uma fonte de luz coerente e monocromática de comprimento de onda é utilizada num experimento cuja montagem está esquematizada na figura abaixo. As distâncias entre os anteparos consecutivos é . Luz incide normalmente sobre o anteparo , que possui duas fendas e , com mesma abertura e separadas por um distância . A distância é tal que os primeiros máximos laterais de interferência se localizem sobre as fendas e do anteparo . Elas possuem a mesma abertura das fendas do anteparo , mas estão separadas por uma distância .

a) Quais são as diferenças de fase entre as ondas provenientes de e quando atingem as fendas e ?

b) Qual é o valor da separação em milímetros?

c) Qual é o valor limite da abertura (em milímetros) da fenda para que se possa distinguir dois máximos de difração (provenientes das fendas e ) na tela?

Considere dois referenciais inerciais e , com origens e , respectivamente. O referencial move-se com velocidade em relação a .

a) Se um foguete é lançado de com velocidade , qual é a velocidade de lançamento do foguete para um observador em repouso em ?

b) Supondo agora que dois pulsos de luz sejam enviados simultaneamente em dos pontos e na direção de um detector colocado na origem . Obtenha os intervalos de tempo entre as detecções dos pulsos de luz em , medidos por observadores nos sistema e .

A figura abaixo mostra uma camada superior de índice de refração de espessura , depositada sobre uma camada espessa de índice de refração . O sistema está imerso em ar ). Luz monocromática com comprimento de onda , incide sobre a camada de espessura com um ângulo de incidência pequeno.

a) Determine as frequência e os comprimentos de onda da luz nos três meios.

b) Obtenha a mínima espessura da camada superior para que ela funcione como uma cama anti-reflexo (mínima reflexão) para este comprimento de onda em incidência normal.

c) Para a espessura calculada no item anterior, encontre os comprimentos de onda da luz visível () para os quais há um máximo de reflexão (interferência construtiva) para incidência normal.