Uma fonte luminosa pontual emite isotropicamente com uma potência
° de 100 W . Considere que a luz emitida possa ser descrita como uma onda harmônica progressiva de comprimento de onda, λ=0,5 μm.
Qual a força que a luz exerce sobre uma esfera totalmente absorvente, com 2,0 cm de raio, situada a 4 m de distância da fonte?
° de 100 W . Considere que a luz emitida possa ser descrita como uma onda harmônica progressiva de comprimento de onda, λ=0,5 μm.
Qual a força que a luz exerce sobre uma esfera totalmente absorvente, com 2,0 cm de raio, situada a 4 m de distância da fonte?
Passo 1
O enunciado descreve uma fonte pontual que emite isotropicamente potência
. Há uma esfera totalmente absorvente de raio
situada a
. Queremos a força que a luz exerce sobre essa esfera. O conteúdo principal é pressão de radiação de uma onda eletromagnética.
Passo 2
Calcular a intensidade média
da luz na posição da esfera. Para uma fonte pontual isotrópica vale
Passo 3
Para luz totalmente absorvida, a pressão de radiação
é dada por
onde
é a velocidade da luz.
Passo 4
A força total
sobre a esfera é a pressão vezes a área de seção reta
, ou seja
Substituindo
de antes:
Passo 5
Agora substituímos os valores numéricos:
Calculando:
Resposta
A força que a luz exerce na esfera é aproximadamente