Exercícios Resolvidos de Vetor de Poynting e Intensidade

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Enunciado

Considere as sentenças a seguir sobre uma onda eletromagnética plana, linearmente polarizada e monocromática que se propaga no vácuo. Nessa situação, pode-se afirmar que

a) o vetor de Poynting S → r → ,   t é PARALELO ao vetor número de onda k → da onda eletromagnética.

b) o módulo do vetor de Poyting é IGUAL à densidade de energia eletromagnética da onda.

c) o vetor campo elétrico é PARALELO ao vetor campo magnético.

d) a densidade de momento linear da onda é NULA em todos os pontos do espaço-tempo.

Passo 1

Fala pessoal, prontos para resolver esse problema teórico sobre ondas eletromagnéticas planas?

Bom, antes de olhar para as afirmativas, vou fazer uma breve digressão sobre ondas eletromagnéticas planas:

Numa onda plana, os vetores E → e B → são perpendiculares entre si e, além disso, são ambos perpendiculares ao vetor de Poynting S → , que aponta na direção de propagação da onda!

Show, com isso vamos para a afirmativa A:

Ele diz que o vetor de Poynting é paralelo ao vetor k → . Isso está correto! O vetor número de onda k → aponta na direção de propagação da onda plana, assim como S → .

Com essa digressão que eu fiz, vemos que a afirmativa C está errada pois ela diz que E → e B → são paralelos, o que é um absurdo bem grande...

Passo 2

E a afirmativa B?

O módulo do vetor de Poynting nos dá a potência por unidade de área, e não a densidade de energia (que seria a energia por unidade de volume). As duas coisas estão obviamente ligadas, mas são conceitualmente grandezas distintas. Por isso essa afirmativa está errada.

Passo 3

Por fim, vamos olhar para a afirmativa D:

Ela diz que a densidade de momento linear da onda é nula em todo espaço-tempo, o que é uma bobagem...

A gente sabe que uma onda plana carrega momento (lembra dos fótons?), então essa afirmativa também está errada!

Com isso, a resposta é alternativa A 😊.

Resposta

Alternativa A.

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