lista4 ondas eletromagneticas e polarizacao

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Universidade	Federal	de	Itajubá		Física	Geral		IV	-FIS	503	Prof.	Oscar	Cavichia		
Lista	4	–	Ondas	Eletromagnéticas	e	Polarização	
	i)	Uma	fonte	luminosa	pontual	está	80,0	cm	abaixo	da	superfície	de	uma	piscina.	Calcule	 o	 diâmetro	 do	 círculo,	 na	 superfície,	 através	 do	 qual	 a	 luz	 emerge	 da	água.		ii)	 Um	 laser	 de	 intensidade	 I	 produz	 um	 feixe	 de	 radiação	 monocromático,	cilíndrico	e	 com	seção	 reta	de	 raio	R.	O	 feixe	 incide	perpendicularmente	 sobre	uma	placa	que	o	absorve	totalmente.	a)	Calcule	a	potência	média	emitida	pelo	laser.	b)	 Calcule	 a	 amplitude	 do	 campo	 elétrico	 e	 do	 campo	 magnético	 do	 feixe	incidente.	c)	Calcule	a	força	exercida	pela	radiação	sobre	a	placa.	d)	Calcule	a	densidade	volumétrica	média	de	energia	do	feixe.		iii)	Um	rádio	recebe	um	sinal	de	20,0	μW/cm2	de	uma	estação	situada	a	10,0	km	de	distância.		a)	 Determine	 os	 valores	 (amplitudes)	 dos	 campos	 elétrico	 e	 magnético	 que		chegam	ao	rádio.		b)	 Determine	 a	 potencia	 total	 emitida	 pela	 estação	 supondo	 uma	 emissão	isotrópica.			Se	necessário	use:	μ0	≈4πx10-7	T.m/A,	ε0≈9x10-12	F/m.				
iv) A figura abaixo representa os campos elétrico 𝐸 e magnético 𝐵 de uma onda 
eletromagnética plana monocromática, no vácuo, na origem do sistema de 
coordenadas em dois instantes diferentes. Nestes dois instantes, 𝐸 = 1/ 2 V/m. A 
frequência da onda é f = 0,25×10! Hz e sua velocidade de propagação é c = 3×10! 
m/s. 
(a) Determine o sentido de propagação da onda. Calcule o comprimento de onda 𝜆 , a 
frequência angular 𝜔 e o número de onda k. 
(b) Escreva a expressão completa do vetor campo elétrico indicando a dependência 
nas coordenadas temporais e espaciais. 
(c) Escreva a expressão do vetor campo magnético 𝐵 associado ao campo elétrico 
dado. 	
	
		v)	Na	figura	1, 𝜃! = 0°		e	 𝜃! = 90°.	Suponha	que	o	segundo	filtro	da	figura	1	seja	girado	a	partir	da	direção	de	polarização	paralela	ao	eixo	y	(𝜃! = 0),	terminando	na	direção	de	polarização	paralela	ao	eixo	x	 (𝜃! = 90°),	Qual	das	quatro	curvas	da	 figura	2	 representa	melhor	a	 intensidade	da	 luz	que	atravessa	o	 sistema	de	três	filtros	em	função	do	ângulo	𝜃!	durante	a	rotação?		
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 	 	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
1	2	3	
Figura	1	
Figura	2	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Respostas:	
	
i)	182	cm	ii)	a)	IπR2,	b)	Em = 2Icε0 , Bm = 2Ic3ε0 , c)	 IπR2c ,	d)	I/c	iii)	a)	Em=12.17	V/m,		Bm	=	4,06	x	10-8	T,		b)	2,5	x	104	W	
	
iv)	a)	−𝑦,		λ	=	1,2	m,	ω	=	1,57	x	109	rad/s,		k	=	5	m-1			b)	𝐸 𝑦, 𝑡 = 1V/m sen[ 5m!! 𝑦 + 1,57×10!rad/s 𝑡 + 𝜋/4 ]𝑥		c)		𝐵 𝑦, 𝑡 = 3,3×10!!T sen[ 5m!! 𝑦 + 1,57×10!rad/s 𝑡 + 𝜋/4 ]𝑧		v)	c	
	
(9)	a)		6,7x10-9	Tesla;	b)	y;	c)	–	y.		
(12)	4,8	x10-29	W/m2		
(13)	a)		6,7x10-9	Tesla;	b)	5,3x10-3	W/m2;	c)	6,7	W.		
(24)	a)	3,97	x109	W/m2	;	b)	13,2	Pa	;	c)	1,67	x10-11	N	;	d)	3,14	x103	m/s2		
(25)	a)		1x108	Hz;	b)	6,3x108	rad/s;	c)	2,1	rad/m;	d)	1x10-6	Tesla;	e)		z;	f)	119	W;	g)	8x10-7	N;	h)	4x10-7	Pa.		
(26)	0.95	km2.		
(35)	3.1%.		
(42)	a)		19,6	graus;	b)	70,4	graus.		
(81)	a)	83	W/m2	;	b)	1,7x106	W.