P2 - 2023-1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA DISCIPLINA: Física IV (FSC 5114); TURMA: 04213; SEMESTRE: 2023-1 PROFESSOR: ABÍLIO MATEUS JR. NAME: Kelly Christine de Paula da Rosa MATRÍCULA: 22120036-1 Florianópolis, 22 de maio de 2023 2ª AVALIAÇÃO PARCIAL (P2) Nota: 6.5 Avaliação individual. Leia cada questão com atenção antes de resolvê-la. Justifique todas as aproximações e/ou simplificações utilizadas. A resolução deve ser feita em folhas de papel almaço entregues pelo professor, que deverão ser devidamente identificadas. Assine a lista de presença antes de entregar a avaliação. 0 Questão 1 [2,5 pontos] — O Sol fornece cerca de 1000 W/m² de energia para a superfície da Terra. (a) Calcule a potência incidente sobre um telhado de 8,0 m x 20,0 m. (b) Compare a intensidade do Sol com o de um apontador a laser, cuja potência é 3,0 mW e cria um ponto de diâmetro 2,0 mm na tela. Para este laser, determine: (c) as amplitudes dos campos elétrico e magnético da luz emitida; (d) as densidades de energia médias associadas com o campo elétrico e com o campo magnético; e (e) a energia média total contida em 1,00 m do feixe de laser. 0 Questão 2 [2,5 pontos] — Considere um feixe de luz polarizada na direção vertical. Se quisermos mudar a direção da polarização por um ângulo de 90° (polarização horizontal) através da utilização de filtros polarizadores, (a) qual o número mínimo de filtros que devem ser utilizados? (b) Qual o número mínimo de filtros necessários para que a intensidade transmitida seja maior do que 60% da intensidade inicial? 0 Questão 3 [2,5 pontos] — Em um experimento de dupla fenda, a distância entre as fendas é 5,0 mm e as fendas estão a 1,0 m de distância da tela. Dois padrões de interferência são observados na tela, um produzido por uma luz com comprimento de onda de 480 nm e o outro por uma luz com comprimento de onda de 600 nm. Qual é a distância na tela entre as franjas claras de terceira ordem (n = 3) dos dois padrões de interferência? 2,0 Questão 4 [2,5 pontos] — Em um experimento de difração de fenda única existe um mínimo de intensidade da luz laranja (λ = 600 nm) e um mínimo de intensidade da luz verde (λ = 500 nm) no mesmo ângulo de 10⁻³ rad. Para qual largura mínima de da fenda isso é possível? Formulário e₀ = 8,854 x 10⁻¹² C²/N·m²; μ₀ = 4π x 10⁻⁷ T·m/A; c = 3 x 10⁸ m/s = λf E(x,t) = E_max cos(kx — ωt); B(x,t) = B_max cos(kx — ωt); E_max = cB_max I = S = E_max²; 2μ₀c I = I₀ cos² Φ; Φ = 2π λ dsenθ u = uE + uB ; uE = ½ ε₀E² ; uB = ½ B² μ₀ r₂ — r₁ = dsenθ = nλ; r₂ — r₁ = dsenθ = (n + ½)λ I = 4I₀ cos²(Φ/2); a = mλ; θ_min = 1.22 λ D