Questão 3

FUVEST 2016

Física

(FUVEST 2016 - 2ª FASE) Lasers pulsados de altíssima potência estão sendo construídos na Europa. Esses lasers emitirão pulsos de luz verde, e cada pulso terá 10¹⁵ W de potência e duração de cerca de 30 x 10^-¹⁵ s. Com base nessas informações, determine

a) o comprimento de onda $lambda$ da luz desse laser;

b) a energia E contida em um pulso;

c) o intervalo de tempo $Delta$ t durante o qual uma lâmpada LED de 3W deveria ser mantida acesa, de forma a consumir uma energia igual à contida em cada pulso;

d) o número N de fótons em cada pulso.

Gabarito:

Resolução:

a) Da equação fundamental da ondulatória:

$c = lambda f$

$3cdot10^8 = lambda cdot 0,6cdot10^{15}$

$lambda = 500 nm$ .

b) Da definição de potência:

$P = frac{E}{Delta t}$

Logo, $E = 30 J$ ao substituir os valores dados no enunciado.

c) Se a lâmpada tem 3W de potência podemos inferir que ela consome 3 J de energia a cada segundo.

Logo, para consumir 30 J de energia seria necessário um intervalo de tempo de 10 segundos.

d) A energia de cada fóton é dada por $E_f = hf$ .

Para a luz verde: $E_f = 3,6cdot10^{-19} J$ .

O número de fótons no pulso é a razão $n = frac{E}{E_f}$ .

Logo, $n = frac{30}{3,6cdot10^{-19}} = 8,3cdot10^{19}$ fótons aproximadamente.

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