A intensidade de uma onda plana, monocromática e linearmente polarizada é de
Esse feixe de luz é todo absorvido por um material negro ideal, em uma incidência normal. A pressão de radlação média realizada pelo feixe sobre o material vale
Escolha uma opção:
◯ a.
◯ b.
◯ c.
◯ d.
◯ a.
◯ b.
◯ c.
◯ d.
Passo 1
O enunciado fornece e pede o seguinte:
- Intensidade do feixe:
. - O feixe incide normalmente sobre um material negro ideal e é todo absorvido (incidência normal significa perpendicular à superfície).
- Pergunta: qual é a pressão de radiação média exercida pelo feixe sobre o material?
- Opções dadas:
a.
b.
c.
d.
Passo 2
Conceito físico essencial (explicado passo a passo, sem pressa):
- Luz carrega energia e também momento. Para um fóton de energia
a relação entre energia e momento é , onde é a velocidade da luz no vácuo. - Intensidade
é a energia transportada pela onda por unidade de área por unidade de tempo (energia por área por tempo), ou seja, fluxo de energia. - Se numa certa área, por unidade de tempo, chega energia
, então a quantidade de momento que chega por unidade de área por unidade de tempo (fluxo de momento) é , porque cada unidade de energia traz momento igual a energia dividida por . - Pressão é justamente momento transferido por unidade de área por unidade de tempo. Portanto, para absorção perfeita (toda a energia é absorvida, sem reflexão), a pressão de radiação é
- Observação útil: se o feixe fosse perfeitamente refletido de volta, a variação de momento seria o dobro e teríamos
. Aqui, como é absorvido por um negro ideal, usamos .
Passo 3
Agora aplicamos a fórmula com os valores numéricos (mostrando as contas bem mastigadas):
- Velocidade da luz:
. - Fórmula:
- Substituindo:
- Cálculo das potências de dez e da divisão: dividir
por dá
(Explicando a conta:
.)
Passo 4
Comparando com as alternativas fornecidas, o valor calculado coincide com a alternativa (a).
Resposta
a.