Para manter uma partícula esférica, de massa
e raio
, flituando no vácuo com força resultante nula, é direcionado sobre a partícula um raio laser, de intensidade
, que, devido á pressão de radiçāo, produz uma força de baixo para cima de módulo igual ao seu peso. Considere que a partícula absorve toda radiação incidente e que é suficientemente pequena para ficar completamente imersa no raio. Calcule o valor da intensidade
.
Passo 1
O enunciado descreve uma partícula esférica de massa
e raio
mantida suspensa no vácuo por um feixe de laser de intensidade
. A pressão de radiação do laser exerce uma força para cima que deve igualar o peso da partícula,
. Para resolver, precisamos usar a teoria da pressão de radiação sobre um corpo que absorve totalmente a luz:
A pressão de radiação sobre um absorbente puro é
A pressão de radiação sobre um absorbente puro é
onde
é a velocidade da luz.
Passo 2
A força resultante da pressão de radiação sobre a partícula é essa pressão multiplicada pela área de seção transversal da esfera (a área “vista” pelo feixe), que vale
Logo, a força de radiação é
Passo 3
Para que a partícula fique em equilíbrio, a força de radiação deve igualar o peso:
Isolando
, obtemos