Eng. Biomédica Lista de Exercícios Comprimento de onda (nm) Frequência ( verde

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1 Eng. Biomédica 01 Lista de Exercícios 01 1) Complete a Tabela de Frequências e comprimentos de onda Cor Comprimento de onda (nm) Frequência (10 1 Hz) vermelho laranja amarelo verde azul violeta ) Dada a tabela de comprimentos de onda de laseres monocromáticos, determine a energia E (em joules e ev) dos fótons emitidos. Laser Fluoreto de argônio Fluoreto de criptônio Cloreto de xenônio Nitrogênio Argônio Argônio Hélio-neônio Hélio-neônio Corante Rodamina 6G Rubi (CrAlO3) Nd:Yag Dióxido de carbonoo λ 193 nm 48 nm 308 nm 337 nm 488 nm 514 nm 543 nm 633 nm nm 694 nm nm nm Energia (J / ev) 3) Calcular a Intensidade (densidade de potência) de um laser de He-Ne de 10 mw, iluminando uma área de 0, cm. 1

2 Eng. Biomédica 01 I = P A 4) Temos um laser de Nd:YAG de feixe pulsado (taxa de repetição de 10 Hz), emitindo 100 mj por pulso, com largura temporal de 100 µs, iluminando uma área de 0, cm. a) Faça um esboço do perfil temporal do laser b) Determine: - Densidade de Energia; - Potência pico; - Potência média. 5) Um feixe laser de Dióxido de carbono (λ=10600 nm) transporta 10 0 fótons/s. O feixe atravessa um material que reduz o número de fótons em 50% a cada camada de espessura L. a) Qual a energia (em J e ev) do feixe? b) Qual será a potência emitida pelo laser após 3 min? c) Determine energia que atravessa cada camada de material a cada segundo. d) Qual será a fração absorvida de fótons em cada camada de espessura L? 6) Um feixe de laser possui P= 3,0 mw e incide sobre uma certa área A durante o tempo t. Determine a fluência (dose) para os casos: a) A= 1 cm e t= 1,0 s b) A= 1 cm e t= 1,0 min c) A= 1 mm e t= 1,0 s d) A= 1 mm e t= 1,0 min e) Compare os resultados

3 Eng. Biomédica 01 7) Responda às questões: a) Explique como é gerado o feixe de laser num laser de rubi. b) Explique como é gerado o feixe de laser num laser de semicondutor. c) Explique como é gerado o feixe de laser num laser de He-Ne. d) Explique como é gerado o feixe de laser num laser de corante. e) Explique o fenômeno da Fluorescência. f) Explique o fenômeno da Fosforescência. Questão 8) 1. Quais são os principais Parâmetros de caracterização de feixes laser?. Quais os principais Parâmetros da caracterização energética de feixe laser? 3. Quais os principais Parâmetros da caracterização geométrica de feixee laser? 4. Que tipo de distribuição de energia de feixe laser representa o caso ideal? Explique. 5. A Função I(x) abaixo representa a distribuição gaussiana de um feixe laser. Plote esta função no Excel e determine o parâmetro ω. Refaça o gráfico com ω = 8. Determine a área sob a curva para ambos os casos. I(x)= 5*EXP( -*X^/(4 )^ )/[4*SQRT(PI/)] I ( x) = I 0 + A e x ω ω π I = I 0 e + A ω F5 F6 x ω π Intensidade I(x) 1,0 0,8 0,6 0,4 5*EXP( -*X^/(8 )^ )/[8*SQRT(PI/)] Integration of F5 AND F6 from zero: Area = 5. 0, 0, Eixo x / comprimento 3

4 9) Na INTERAÇÃO LUZ-TECIDOS, podem ocorrer os seguintes fenômenos. Explique cada um deles. Reflexão Espalhamento Transmissão Refração Absorção Eng. Biomédica 01 10) A ABSORÇÃO de luz Explique cada uma delas. pelos tecidos biológicos depende das seguintes características. a. Constituição eletrônica de átomos e moléculas do tecido b. λ da radiação c. Espessura da camada absorvedora d. Temperaturaa de agentes absorvedores e. Concentraçãoo de agentes absorvedores 11) A Lei de Beer-Lambert é escrita como A = εlc. a) Explique o que são L, C e ε. Quais são as unidades corretas de cada uma delas? b) Faça a análise dimensional e verifique a consistência da Lei. c) A Lei de Beer-Lambert é sempre válida? Em que condições ela é válida? d) Explique o que é o comprimento de absorção L. 4

5 Eng. Biomédica 01 1) Use a Lei de Beer-Lambert (A = εlc) e Complete a Tabela com a Absorção correspondente, sabendo que o caminho óptico L= 1,0 cm e ε = M -1 cm -1. a) Repita o mesmo para L=1,5 cm. b) Faça os gráficos AxConcentr destas duas situações (L= 1,0 cm e 1,5 cm). Concentr (molar) 0 E-6 4E-6 6E-6 8E-6 1E-5 1,E-5 1,4E-5 1,6E-5 1,8E-5 E-5,E-5,4E-5,6E-5,8E-5 3E-5 3,E-5 3,4E-5 3,6E-5 Absorção L=1,0 cm Absorção L=1,5 cm 13) Quais são as principais características do Laser de Baixa Intensidade (LBI)? Explique cada uma delas. 14) Explique o funcionamento de um espectro fotômetro. Faça um esboço de um projeto de engenharia para a construção de um espectro fotômetro, indicando os principais sensores e transdutores que você usaria. 5

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