**13. Um laser emite
fótons por segundo em um feixe de luz que tem um diâmetro de
e um comprimento de onda de
. Determine (a) a intensidade média do campo elétrico e (b) a intensidade média do campo magnético para a onda eletromagnética que forma o feixe.
Passo 1
O enunciado dá um feixe de laser que emite
fótons por segundo, tem diâmetro
e comprimento de onda
.
Conteúdo envolvido: energia de fóton, potência, intensidade de onda eletromagnética e relação entre intensidade média e valores eficazes dos campos elétrico e magnético.
Vamos usar as fórmulas
Conteúdo envolvido: energia de fóton, potência, intensidade de onda eletromagnética e relação entre intensidade média e valores eficazes
Vamos usar as fórmulas
onde
é a área do feixe,
é a velocidade da luz e
a permissividade do vácuo.
Passo 2
Calcular a potência
e a intensidade média
:
O valor de cada fóton é
O valor de cada fóton é
Logo a potência é
A área do feixe vale
Portanto a intensidade média da onda é
Passo 3
Determinar o valor eficaz (rms) do campo elétrico:
Para onda senoidal em regime estacionário
Para onda senoidal em regime estacionário
Substituindo
e
,
Passo 4
Determinar o valor eficaz do campo magnético:
Em onda eletromagnética no vácuo vale
Em onda eletromagnética no vácuo vale
Resposta
O valor eficaz do campo elétrico é
e o valor eficaz do campo magnético é