Qual o momento do fóton que possi o campo elétrico descrito pela equação
na posição
e tempo
. Qual a pressão de radiação exercida por essa luz ao ser totalmente refletida na direção normal em uma placa?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que temos uma onda eletromagnética cujo campo elétrico é
e a gente deve achar 1) o momento de um fóton dessa luz na posição
m e tempo
s e 2) a pressão de radiação se ela for totalmente refletida numa placa perpendicular à direção de propagação.
Conteúdo: onda eletromagnética, relações de onda ( ,
,
,
), momento de fóton (
) e pressão de radiação (
).
O que precisamos:
Conteúdo: onda eletromagnética, relações de onda (
O que precisamos:
- Identificar
e . - Calcular
e a frequência . - Calcular o momento
. - Calcular a intensidade média
. - Calcular a pressão
.
Passo 2
Primeiro, lê os coeficientes da onda:
- Número de onda
, . - Pulsação (frequência angular)
, .
A partir disso a gente consegue a velocidade de fase, o comprimento de onda e a frequência:
Passo 3
Calcula
e
:
Teoria rápida: o comprimento de onda é a distância entre picos da onda, e a frequência é quantas oscilações acontecem por segundo.
Passo 4
Agora o momento de um fóton. A gente sabe que a energia de um fóton é
e o momento é
Usando
e
m:
Passo 5
Para achar a pressão de radiação precisamos da intensidade média da onda, que para uma onda plana é
onde
,V/m e
,
(impedância do vácuo).
Quando a luz é totalmente refletida, a pressão é
com
,m/s. Então
Resposta
Momento do fóton:
.
Pressão de radiação (reflexão total): .
Pressão de radiação (reflexão total):