Exercícios Resolvidos de O Fóton

Halliday, Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de física, volume 4: Óptica e Física Moderna, 8ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009, pp 209-12

Um detector de luz possui uma área útil de Equation e absorve Equation da luz incidente, cujo comprimento de onda é Equation . O detector é colocado diante de uma fonte luminosa isotrópica, a Equation da fonte.

A Fig.38-24 mostra a energia Equation emitida pela fonte em função do tempo Equation . A escala do eixo vertical é definida por Equation e a escala do eixo horizontal é definida por Equation .

Quantos fótons por segundo são absorvidos pelo detector?

Passo 1

Vamos fazer um passo a passo partindo da fonte luminosa até chegar ao olho.

A potência da fonte é a energia que ela emite por unidade de tempo, ou seja:

Equation

Pela escala do gráfico, Equation corresponde a Equation .

Equation

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Como a fonte é uma fonte isotrópica, a luz se espalha uniformemente em todas as direções, descrevendo uma esfera com centro na fonte.

Assim, a potência luminosa se espalha ao longo de uma esfera, e a intensidade será:

Equation

Onde Equation é a distância que a luz percorre.

Equation

Passo 3

A mesma intensidade atinge o detector.

Equation

A área do detector é Equation .

Equation

Porém, de toda essa potência que atinge o detector, apenas Equation é absorvida. A potência Equation absorvida é:

Equation

Passo 4

A taxa de fótons absorvidas vai ser a taxa de energia absorvida (a potência) dividida pela energia individual dos fótons.

A energia de cada fóton é:

Equation

Onde:

  • Equation
  • Equation
  • Equation

Equation

Taxa de Fótons:

Equation

Resposta

Equation

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