Quando uma onda eletromagnética cai sobre uma superficie branca, perfeitamente refletora, ela exerce uma força F sobre essa superfície. Se a superfície agora for pintada com um preto perfeitamente absorvente, qual será a força que a mesma onda exercerá sobre a superfície?
A)
B) F
C) F/4
B) F
C) F/4
Passo 1
O enunciado diz que uma onda eletromagnética, ao incidir numa superfície branca perfeitamente refletora de área
, exerce uma força
. Queremos saber qual seria a força exercida pela mesma onda sobre uma superfície preta perfeitamente absorvente. O conteúdo aqui é pressão de radiação e transferência de momento de fótons.
Passo 2
Definimos a pressão de radiação
como a força por unidade de área:
Para uma onda eletromagnética de intensidade
, o fluxo de momento incidente por unidade de área e tempo é
, onde
é a velocidade da luz.
Passo 3
No caso de absorção perfeita, cada fóton entrega seu momento
apenas uma vez à superfície. Logo, a pressão de radiação é igual ao fluxo de momento incidente:
Passo 4
No caso de reflexão perfeita, cada fóton chega com momento
e volta com momento
, transferindo o dobro do módulo do momento. Assim,
Passo 5
Como
e
, temos
Dado que
, segue-se que
Resposta
A)