Um pequeno laser de hélio-neônio emite luz vermelha com potência igual a
concentrada em um feixe de diâmetro de
.
Calcule as amplitudes do campo elétrico e do campo magnético da luz emitida.
Calcule as amplitudes do campo elétrico e do campo magnético da luz emitida.
Passo 1
Então, temos um laser de hélio-neônio que emite luz vermelha com uma potência de
e o feixe tem um diâmetro de
. O conteúdo aqui envolve ondas eletromagnéticas, especificamente como calcular as amplitudes dos campos elétrico e magnético a partir da potência e das dimensões do feixe. Vamos precisar usar fórmulas relacionadas à intensidade da luz e às relações entre os campos elétrico e magnético.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a área da seção transversal do feixe de luz. Sabemos que o diâmetro do feixe é
, então o raio
é metade disso:
A área
de um círculo é dada por:
Passo 3
Agora, vamos calcular a intensidade
da luz, que é a potência
dividida pela área
:
Passo 4
A intensidade também está relacionada ao campo elétrico
pela fórmula:
Onde:
-
é a velocidade da luz, -
é a permissividade do vácuo.
Rearranjando para encontrar
:
Passo 5
Para encontrar o campo magnético
, usamos a relação entre os campos em uma onda eletromagnética:
Então:
Resposta
As amplitudes dos campos da luz emitida pelo laser são aproximadamente
para o campo elétrico e
para o campo magnético.