Uma onda eletromagnética plana, com um comprimento de onda de 8 m , se propaga no vácuo, no sentido positivo do eixo x. O campo elétrico, cuja amplitude é
, oscila paralelamente ao eixo y.
Se uma placa absorve totalmente a onda, qual a pressão de radiação sobre a placa. (Resp:
)
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o enunciado pede. A gente tem uma onda eletromagnética plana no vácuo, que anda na direção +x, com comprimento de onda λ=8 m e amplitude do campo elétrico E₀=400 V/m. A placa absorve totalmente essa onda e a pergunta é: qual a pressão de radiação sobre a placa?
Conteúdo: ondas eletromagnéticas (Poynting, intensidade e pressão de radiação). Vamos precisar da relação entre E₀ e a intensidade média da onda e depois da relação entre intensidade e pressão de radiação.
Conteúdo: ondas eletromagnéticas (Poynting, intensidade e pressão de radiação). Vamos precisar da relação entre E₀ e a intensidade média da onda e depois da relação entre intensidade e pressão de radiação.
Passo 2
Primeiro, teoria básica: a intensidade média de uma onda EM (que é a energia que passa por unidade de área por segundo) é dada pelo valor médio do vetor de Poynting. No caso de onda plana no vácuo:
onde
-
-
-
Passo 3
Agora manda ver nos valores:
Vamos calcular passo a passo:
1)
2)
3)
4)
Então
Passo 4
Teoria da pressão de radiação: quando a placa absorve totalmente a onda, a pressão é dada por
Isso vem do fato de que cada joule de energia carrega momentum
Passo 5
Basta dividir a intensidade calculada pela velocidade da luz:
Resposta
A pressão de radiação na placa é aproximadamente