Questão 01
(UFRN/2011) Os médicos oftalmologistas costumam, muito acertadamente, aconselhar que não se deve olhar diretamente para o Sol, em razão dos possíveis danos causados aos olhos, devido à alta intensidade da radiação solar, que é da ordem de
. No entanto, é comum observarem-se crianças e adolescentes brincando com canetas laser, apontando inclusive para os olhos dos colegas.
Tal tipo de canetas, utilizadas como apontador, quando submetida a tensão de uma pequena bateria, em geral, emite cerca de
fótons por segundo, na faixa do vermelho, correspondente a um comprimento de onda de
.
Dados:
Frequência do fóton:
Energia do fóton
Velocidade da luz:
Considere o valor aproximado da constante de Planck:
Considerando que a área iluminada pelo feixe do laser é de aproximadamente
, calcule
a) a energia de um fóton emitido por esse laser.
b) a intensidade da radiação emitida pelo laser e verifique se esta é, ou não, mais perigosa para os nossos olhos que a radiação solar. Justifique sua resposta.
Tal tipo de canetas, utilizadas como apontador, quando submetida a tensão de uma pequena bateria, em geral, emite cerca de
Frequência do fóton:
Energia do fóton
Velocidade da luz:
Considere o valor aproximado da constante de Planck:
a) a energia de um fóton emitido por esse laser.
b) a intensidade da radiação emitida pelo laser e verifique se esta é, ou não, mais perigosa para os nossos olhos que a radiação solar. Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado trata de um apontador laser que emite 6,0×10^18 fótons/s de comprimento de onda λ=6,0×10^−7 m num feixe com área A=10^−4 m^2; o conteúdo é foto
ergia de fótons e intensidade de radiação, e vamos usar as fórmulas f=c/λ, E=h
f, P=n
E e I=P/A.
ergia de fótons e intensidade de radiação, e vamos usar as fórmulas f=c/λ, E=h
f, P=n
E e I=P/A.
Passo 2
Calcular a energia de um fóton. Primeiro achamos a frequência:
Em seguida:
Passo 3
Determinar a potência total emitida pelo laser: cada fóton tem energia 3,0×10^−19 J, e são emitidos 6,0×10^18 fótons/s, então
Passo 4
Calcular a intensidade do laser dividindo P pela área A:
Passo 5
Comparar com a radiação solar: o Sol dá cerca de 1,0×10^3 W/m^2, enquanto o laser concentra cerca de 1,8×10^4 W/m^2, ou seja, 18 vezes mais. Logo, o laser é ainda mais perigoso quando apontado diretamente aos olhos.
Resposta
a) 3,0×10^−19 J por fóton
b) I_laser=1,8×10^4 W/m^2, muito maior que I_solar≈1,0×10^3 W/m^2, portanto mais perigoso.
b) I_laser=1,8×10^4 W/m^2, muito maior que I_solar≈1,0×10^3 W/m^2, portanto mais perigoso.