Um pequeno espelho com área igual a
está em frente a uma fonte de luz monocromática situada a uma distância de
. Sobre o espelho a amplitude do campo elétrico da luz proveniente da fonte é igual a
. a) Qual é a quantidade de energia incidente sobre o espelho em 1,00 s? b) Qual é a pressão da radiação média exercida pela luz sobre o espelho? c) Qual é a potência total irradiada pela fonte supondo que ela irradie uniformemente em todas as direções?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um espelho pequeno com área de
colocado a
de uma fonte de luz monocromática. A amplitude do campo elétrico da luz que chega no espelho é de
. Precisamos calcular três coisas:
a) A energia que incide no espelho em 1 segundo.
b) A pressão da radiação média exercida pela luz sobre o espelho.
c) A potência total irradiada pela fonte, supondo que ela espalha a luz igualmente em todas as direções.
Vamos usar conceitos de física como energia eletromagnética, pressão de radiação e lei do inverso do quadrado para resolver.
a) A energia que incide no espelho em 1 segundo.
b) A pressão da radiação média exercida pela luz sobre o espelho.
c) A potência total irradiada pela fonte, supondo que ela espalha a luz igualmente em todas as direções.
Vamos usar conceitos de física como energia eletromagnética, pressão de radiação e lei do inverso do quadrado para resolver.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a energia incidente. A energia transportada pela luz pode ser calculada usando a intensidade da onda eletromagnética. A intensidade (
) é dada por:
Onde:
-
é a permissividade do vácuo ( ), -
é a velocidade da luz ( ), -
é a amplitude do campo elétrico.
Passo 3
Vamos calcular a intensidade agora. Substituindo os valores:
Primeiro, calculamos
:
Agora, multiplicamos tudo:
Passo 4
Agora que temos a intensidade, podemos encontrar a energia incidente em 1 segundo. A energia (
) é dada por:
Onde:
-
é a área do espelho, -
é o tempo (1 segundo).
Antes disso, precisamos converter a área de cm² para m²:
Passo 5
Substituindo na fórmula:
Arredondando:
Passo 6
Então, a quantidade de energia que incide sobre o espelho em 1 segundo é aproximadamente
.
Resposta
a) A quantidade de energia incidente sobre o espelho em 1 segundo é aproximadamente
.