O efeito Cherenkov
Borges e Nicolau
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A questão abaixo foi proposta no vestibular da Unicamp, segunda fase, em 2011.
A radiação Cherenkov ocorre quando uma partícula carregada atravessa um meio isolante com uma velocidade maior do que a velocidade da luz nesse meio. O estudo desse efeito rendeu a Pavel A. Cherenkov e colaboradores o prêmio Nobel de Física de 1958. Um exemplo desse fenômeno pode ser observado na água usada para refrigerar reatores nucleares, em que ocorre a emissão de luz azul devido às partículas de alta energia que atravessam a água.
a) Sabendo-se que o índice de refração da água é n = 1,3, calcule a velocidade máxima das partículas na água para que não ocorra a radiação Cherenkov. A velocidade da luz no vácuo é c = 3,0.108 m/s.
b) A radiação Cherenkov emitida por uma partícula tem a forma de um cone, como ilustrado na figura abaixo, pois a sua velocidade, vP, é maior do que a velocidade da luz no meio, vL. Sabendo que o cone formado tem um ângulo θ = 50º e que a radiação emitida percorreu uma distância d = 1,6 m em t = 12 ns, calcule vP.
Dados: cos 50º = 0,64 e sen 50º = 0,76.
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Resolução:
a) Para que não ocorra a radiação Cherenkov a velocidade da partícula eletrizada deve no máximo ser igual à velocidade de propagação da luz no meio. Da definição de índice de refração, vem:
b)
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Observe na figura que enquanto a partícula se desloca de A até C, com velocidade vP, no mesmo intervalo de tempo a luz se propaga de A até B, com velocidade vL.
Assim, temos:
No próximo sábado: Efeito Hall
Professor, bom dia!
ResponderExcluirQual sua opinião sobre as seguintes obras:
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Física Conceitual - Paul Hewitt
Obrigado