Seja uma onda eletromagnética plana incidindo normalmente a uma superfície perfeitamente absorvente. Calcule a pressão de radiação ou pressão de Lebedev sobre a unidade de área dessa superfície.
Passo 1
Beleza, vamos por partes! O enunciado fala sobre uma onda eletromagnética que bate de cabeça numa superfície que absorve toda a energia dela. O assunto aqui é Pressão de Radiação, também conhecida como Pressão de Lebedev. Para resolver isso, a gente vai precisar entender como a energia da onda eletromagnética se transforma em força quando ela incide sobre a superfície.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é intensidade de uma onda eletromagnética. A intensidade
é a quantidade de energia que a onda transporta por unidade de área por unidade de tempo. Ela está relacionada à pressão de radiação porque essa energia, quando transferida para a superfície, gera uma força.
Passo 3
A pressão de radiação
pode ser calculada usando a relação entre a intensidade
e a velocidade da luz
. Para uma superfície que absorve completamente a onda (ou seja, não reflete nada), a pressão é dada por:
Aqui,
é a velocidade da luz no vácuo, que é aproximadamente
.
Passo 4
Então, se a onda está batendo perpendicularmente na superfície, toda a energia dela é absorvida, e a pressão resultante é simplesmente a intensidade dividida pela velocidade da luz. Essa relação mostra que, quanto maior a intensidade da onda, maior será a pressão exercida sobre a superfície.
Resposta
A pressão de radiação sobre a unidade de área da superfície é dada por: