Prova de Óptica UFU - Gabarito Detalhado e Resoluções

UNIVERSIDADE FEDER AL DE UBERLÂNDIA INSTITUTO DE FÍSICA 1a PROVA DE ÓPTICA AR GABARITO Prof Dr OMAR DE OLIVEIRA DINIZ NETO DURAÇÃO 140 HORAS 01022022 Alunoano 1a Questão 10 pontos A intensidade media da radiação solar no topo da atmosfera terrestre é 1400 wm2 A Qual é a amplitude do campo elétrico B Calcule a força que a radiação solar exerce sobre um satélite de 10 m2 absorção totalC Calcule o número de fótons por segundo que incidem sobre o satélite suponha radiação monocromática de comprimento de 500 nm A Amplitude do campo elétrico 𝐸 2𝐼 𝜖0𝑐 2𝑥14𝑥103 8854 x 1012𝑥3𝑥108 103𝑥103 𝑁 𝑐 B 𝑃𝑅 𝐼 𝑐 1400 3𝑥108 4666𝑥106 𝑁 𝑚2 𝐹𝑅 𝑃𝑅𝑥𝐴 4666𝑥105𝑁 CFrequência do fóton 𝑓 𝑐 𝜆 3𝑥108 5𝑥107 06𝑥1015𝐻𝑧 Energia do fóton 𝑢𝑛 ℎ𝑓 663𝑥1034𝑥06𝑥1015 3978𝑥1019𝐽 Número de fótons por segundo 𝑛𝑓 𝑡 𝐼𝐴 𝑢𝑛 14 𝑥104 3978𝑥1019 035𝑥1023𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑠𝑠 2a Questão 5 pontos Uma nave estrela de 500 KG de massa está no espaço interestelar onde todas as forças externas são desprezível Para propulsionar a nave um laser de 50 MW é ligado Qual a variação de velocidade da nave após 5 horas 𝐹 𝑑𝑝 𝑑𝑡 𝐼𝐴 𝑐 𝑃𝑝𝑜𝑡 𝑐 𝑑𝑝 𝑃𝑝𝑜𝑡 𝑐 𝑑𝑡 𝑚𝑣1 𝑣0 𝑃𝑝𝑜𝑡 𝑐 𝑡 𝑣 𝑃𝑝𝑜𝑡 𝑚𝑐 𝑡 5𝑥107𝑥5𝑥36𝑥103 5𝑥102𝑥3𝑥108 60 𝑚𝑠 3a Questão 5 pontos Uma jarra está cheia de glicerina A uma profundidade da jarra é de 20 cm Para um observador incidência quase normal o fundo da jarra parece ter a profundidade de 135 cm Determine o índice de refração da glicerina x Lei de Snell 𝑛𝑎𝑠𝑒𝑛𝜃𝑎 𝑛𝑎𝑟𝑠𝑒𝑛𝜃𝑎𝑟 Para pequenos ângulos 𝑛𝑎 𝑛𝑎𝑟 𝑠𝑒𝑛𝜃𝑎𝑟 𝑠𝑒𝑛𝜃𝑎 𝑡𝑔𝜃𝑎𝑟 𝑡𝑔𝜃𝑎 𝑥 𝑝𝑡𝑔𝜃𝑔 𝑥 𝑝𝑡𝑔𝜃𝑎𝑟 𝑡𝑔𝜃𝑎𝑟𝑝 𝑝𝑡𝑔𝜃𝑔 𝑛𝑔 𝑝 𝑝𝑛𝑎𝑟 𝑛𝑔 𝑛𝑎𝑟 𝑝 𝑝 20 135 148 supondo o índice refração do ar igual a 1 4a Questão 10 pontos Uma lente duplamente convexa de distância focal f1 e raios de curvatura R é colocada próxima a uma placa de vidro plana pondo um líquido entre a lente e a placa O líquido forma assim uma lente plano côncava de raio R A Encontre a distância focal da lente plano côncava f2 sendo n o índice de refração do líquido B Encontre ff que é a distância focal da combinação dessas duas lentes As lentes estão no ar índice de refração do ar é 1 r A 1 𝑓2 𝑛𝑙 𝑛𝑚 1 1 𝑟1 1 𝑟2 𝑟1 𝑟2 𝑅 1 𝑓2 𝑛 1 1 𝑅 B A imagem da primeira lente 1 𝑖1 1 𝑓1 1 𝑝1 A imagem da primeira lente é o objeto para a segunda lente 𝑝2 𝑖1 𝐿 𝐿 0 1 𝑖1 1 𝑖2 1 𝑓2 1 𝑓1 1 𝑝1 1 𝑖2 1 𝑓2 logo 1 𝑝1 1 𝑖2 1 𝑓2 1 𝑓1 Assim 1 𝑓𝑓 1 𝑓2 1 𝑓1 𝑓𝑓 𝑓2𝑓1 𝑓2𝑓1