Física 4 – UFRJ – 2019.2 – P1 – Questão 2
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.
Passo 1
Fala pessoal, prontos para resolver esse problema teórico sobre ondas eletromagnéticas planas?
Bom, antes de olhar para as afirmativas, vou fazer uma breve digressão sobre ondas eletromagnéticas planas:
Numa onda plana, os vetores e são perpendiculares entre si e, além disso, são ambos perpendiculares ao vetor de Poynting , que aponta na direção de propagação da onda!
Show, com isso vamos para a afirmativa A:
Ele diz que o vetor de Poynting é paralelo ao vetor . Isso está correto! O vetor número de onda aponta na direção de propagação da onda plana, assim como .
Com essa digressão que eu fiz, vemos que a afirmativa C está errada pois ela diz que e são paralelos, o que é um absurdo bem grande...
Passo 2
E a afirmativa B?
O módulo do vetor de Poynting nos dá a potência por unidade de área, e não a densidade de energia (que seria a energia por unidade de volume). As duas coisas estão obviamente ligadas, mas são conceitualmente grandezas distintas. Por isso essa afirmativa está errada.
Passo 3
Por fim, vamos olhar para a afirmativa D:
Ela diz que a densidade de momento linear da onda é nula em todo espaço-tempo, o que é uma bobagem...
A gente sabe que uma onda plana carrega momento (lembra dos fótons?), então essa afirmativa também está errada!
Com isso, a resposta é alternativa A 😊.
Resposta
Alternativa A.