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BC1519- Circuitos Elétricos e Fotônica Exercícios Fotônica – 2012.2  Óptica de raios. Reflexão e Refração.

NOTA: Nos problemas abaixo, considere o índice de refração do ar n = 1. 1) Obtenha a lei de reflexão a partir do princípio de Fermat. 2) Obtenha a lei de refração (lei de Snell) a partir do princípio de Fermat. 3) Um feixe laser se propaga no ar (n1 = 1) e incide na superfície de uma lâmina de vidro (n2 = 1.5) de espessura d = 2 cm. O ângulo de incidência  = 35 graus. Calcule o caminho óptico do feixe no interior da lâmina. Re:  = 3.25 cm 4) Um raio de luz incide em uma interface arvidro. Se o índice de refração do vidro é 1.7, encontre o ângulo incidente , tal que o ângulo refratado seja  /2. Re:  = 63.6 5) Um tanque …exibir mais conteúdo…

Considere as dimensões no SI. Determine:
a) A amplitude do campo elétrico da onda;

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b) A direção e sentido do fluxo de energia; c) A frequência em Hz; d) O comprimento de onda. Re: a) E0 = 10 V/m; b) z ; c)  = 41014 Hz; d)  = 750 nm 8) Uma onda harmônica plana, linearmente polarizada, se propaga em um pedaço de vidro. O vetor campo elétrico dessa onda é dado por:

t    ˆ E   y cos  x        
a) A direção de polarização;

 ˆ ˆ ˆ  V/m. Considere as unidades no SI e x , y e z os 

versores nas direções das coordenadas x, y e z, respectivamente. Determine:

b) A direção do vetor campo magnético H; c) A direção e o sentido do vetor de Poynting S; d) O número de onda no vácuo. Re: a) y ; b) z ; c)  x ; d) k0 = 8.38 m1

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Potência e Irradiância.

1) Um transmissor de ondas de radio AM operando em 700 kHz tem potência de 1 kW. Calcule o número de fótons emitidos por segundo pela antena. Re: Nph = 2.16  1030 fótons por segundo

2) Mostre que o valor médio temporal do vetor de Poynting é dado pela expressão
S  (1 2)E0  H0 , onde E  eE0 exp i(kz  t ) e H  eH 0 exp i(kz  t ) .

3) Um laser emite um feixe de luz com potência óptica de 5 mW. Se o feixe é focalizado em uma área circular de 10 m de diâmetro, encontre a irradiância e a amplitude do campo elétrico da luz no plano focal. Considere a iluminação uniforme, a velocidade c  =