Um laser de neodímio usado em cirurgia oftálmica pode emitir um pulso luminoso de 3 mJ em 1 ns. O comprimento de onda da luz emitida é de 1064 nm . Esse laser é focalisado sob incidência normal em uma região da retina que tem apenas 3 mm de diâmetro. Admita que a retina é uma superfície circular e que a velocidade da luz é aproximadamente igual a velocidade da luz no vácuo.
Considerando o pulso como uma onda plana, qual o valor máximo do campo elétrico e do campo magnético na retina? (Resp: Bm=1,88 T )

Passo 1

Beleza, vamos primeiro entender o que o enunciado pede. Aqui temos um pulso de laser com:
• Energia do pulso I = 12,c,varepsilon0,E!m^2
• Duração do pulso
• Comprimento de onda (só pra saber de onde vem a luz)
• Diâmetro da região focal na retina
O que a gente vai usar:
• Potência média do pulso
• Área circular
• Definição de intensidade
• Relação da intensidade de uma onda plana com o campo elétrico de pico:
• E, por fim, .

Passo 2

Calculando a potência média do pulso:
P = EDe

Passo 3

Agora a área da mancha na retina (círculo de diâmetro 3 mm):
r = d2 = 3times10^-3,m2 = 1,5times10^-3,m,
A = pi,r^2 = pi,(1,5times10^-3)^2 approx 7,07times10^-6,m^2

Passo 4

Intensidade média do pulso (potência por unidade de área):
I = PA = 3times10^67,07times10^-6 approx 4,24times10^11,W/m^2

Passo 5

Agora relacionamos intensidade de uma onda plana com o campo elétrico de pico I = 12,c,varepsilon0,E!m^2 Longrightarrow E!m = raiz2,Ic,varepsilon0 :
E!m = raiz2,(4,24times10^11) (3,0times10^8)(8,85times10^-12) approx 1,79times10^7,V/m
Usando e :

Passo 6

O campo magnético de pico Bm = Emc = 1,79times10^73,0times10^8 approx 5,96times10^-2,T satisfaz

Resposta

Campo elétrico de pico:
Em approx 1,79times10^7,V/m,
Campo magnético de pico:
Bm approx 5,96times10^-2,T

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