Quando a luz (ou outra radiação eletromagnética) propaga–se por uma região específica, (a) o que oscila? (b) o que é transportado?
Passo 1
O enunciado pergunta, para uma onda eletromagnética (luz ou outra radiação) que se propaga num dado espaço, (a) qual grandeza está oscilando e (b) o que efetivamente é levado de um ponto a outro. O conteúdo envolve as soluções de Maxwell para ondas no vácuo (ou meio transparente) e a interpretação física do vetor de Poynting.
Passo 2
Para ver o que oscila, lembramos que uma onda eletromagnética é uma solução das equações de Maxwell com componentes de campo elétrico
e campo magnético
acoplados. Essas equações levam à forma de onda plana, por exemplo
onde
e
variam senoidalmente no tempo e no espaço, sempre perpendiculares à direção de propagação. Logo, o que oscila são os campos elétrico e magnético, não há oscilações de partículas ou do meio.
Passo 3
Para saber o que é transportado, usamos o vetor de Poynting
que representa a densidade de fluxo de energia por unidade de área e unidade de tempo. Assim, a onda não “carrega matéria”, mas transporta energia eletromagnética (e, concomitantemente, momento e impulso). Em linguagem quântica, pode‐se dizer que são transportados fótons, cada um com energia
.
Resposta
(a) Oscilam os campos elétrico
e magnético
.
(b) É transportada energia eletromagnética (e momento), descrita pelo vetor de Poynting .
(b) É transportada energia eletromagnética (e momento), descrita pelo vetor de Poynting