Exercícios Resolvidos de Polarização da Luz

Halliday, Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de física, volume 4: Óptica e Física Moderna, 8ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009, pp 38-99, modificado

A componente magnética de uma onda polarizada é dada por Equation . Determine:

  1. A direção de propagação da onda.
  2. A direção de polarização da luz.
  3. Escreva uma expressão para o campo elétrico da onda, incluindo o valor do número de onda.
  4. Determine o comprimento de onda.
  5. Em que região do espectro eletromagnético está essa onda?

Passo 1

Letra a)

A componente magnética da onda varia apenas ao longo do Equation .

Isso significa que a onda se propaga na direção do Equation .

Se seguirmos a frente de onda temos que ter Equation . Quando o tempo passa, para essa relação continuar constante, o valor de Equation tem de diminuir.

Logo, a onda se propaga no sentido negativo do Equation .

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Passo 2

Letra b)

A direção de polarização da luz é a direção de vibração do campo elétrico.

O campo magnético no enunciado vibra ao longo do Equation ( Equation ), e a onda se propaga ao longo do Equation . Como o campo elétrico tem de ser perpendicular a essas duas direções, ele vai vibrar ao longo do Equation .

Logo, a luz é polarizada ao longo do Equation .

Passo 3

Letra c)

Como já temos o campo magnético, nós usamos a relação entre ele e o campo elétrico:

Equation

Logo:

Equation

Multiplicando Equation pela amplitude Equation :

Equation

Mas o exercício também nos pede para encontrar o número de onda. Para isso, ele nos deu a frequência angular Equation , sendo que nós já sabemos a velocidade da luz e a relação entre essas três grandezas:

Equation

Equation

Temos então:

Equation

Passo 4

Letra d)

O comprimento da onda é dado pelo número de onda.

Equation

Equation

Passo 5

Letra e)

A frequência da onda é dada por:

Equation

Equation

Que está entre a região do infravermelho e da luz visível. Neste caso, precisamos consultar alguma fonte do espectro com bastante precisão para confirmar a região na qual essa onda se encontra.

Em geral, imagens do espectro eletromagnético também mostram o espectro em função do comprimento de onda e neste caso podemos ter certeza que estamos fora da região do visível, que vai de aproximadamente Equation (luz violeta) a Equation (luz vermelha).

Para este valor, ela está na região do infravermelho.

Resposta

Letra a)

A onda se propaga ao longo do Equation no sentido negativo do eixo.

Letra b)

A luz é polarizada ao longo do Equation .

Letra c)

Equation

Letra d)

Equation

Letra e)

Essa onda está na região do infravermelho.

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