Um laser tem uma potência luminosa de
e um comprimento de onda de 633 nm . A luz emitida é focalizada de modo que o diâmetro do feixe luminoso seja igual ao diâmetro de uma esfera de
de diâmetro iluminada pelo laser. A esfera é perfeitamente absorvente e tem massa específica de
. Determine (a) a intensidade do feixe produzido pelo laser na posição da esfera, (b) a força exercida pela radiação do laser sobre a esfera, © o momento linear transferido para a esfera a cada segundo e (d) o módulo da aceleração que a força do item (b) causaria se fosse a única força atuante.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um laser com potência luminosa de
e comprimento de onda de
. Esse laser está iluminando uma esfera perfeita que absorve toda a luz e tem um diâmetro de
, com uma massa específica de
. A gente vai precisar usar conceitos de intensidade de luz, força da radiação, momento linear e aceleração. Vamos por partes para não complicar!
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a intensidade do feixe de luz na posição da esfera. A intensidade (
) é basicamente a potência (
) dividida pela área (
) onde essa potência está distribuída. A área de um feixe circular é dada por
, onde
é o raio.
Passo 3
Vamos encontrar o raio do feixe. O diâmetro da esfera é
, então o raio (
) é metade disso:
Passo 4
Agora, calculamos a área do feixe:
Passo 5
Com a potência do laser sendo
, a intensidade é:
Passo 6
Então, a intensidade do feixe na posição da esfera é aproximadamente
.
Resposta
(a) A intensidade do feixe produzido pelo laser na posição da esfera é aproximadamente
.