FGE 160 - ÓTICA Notas de aulas criadas pela Profa. Elisabeth Andreoli de Oliveira com acréscimos de Antonio Domingues dos Santos FGE 160- 2o. sem. 2007.

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1 FGE ÓTICA Notas de aulas criadas pela Profa. Elisabeth Andreoli de Oliveira com acréscimos de Antonio Domingues dos Santos FGE o. sem. 2007 aspectos ondulatórios da luz

2 Parte I - A NATUREZA DA LUZ
Histórico A velocidade da luz Aspectos ondulatórios da luz O que é uma onda, ondas transversais e longitudinais A onda eletromagnética, velocidade, comprimento de onda O espectro eletromagnético Difração e interferência, a aproximação da ótica geométrica Refração e reflexão Lei de Snell, Dispersão, reflexão interna total, miragens Princípio de Huygens & Lei de Snell Polarização Espalhamento FGE o. sem. 2007

3 1. Histórico Egito: espelhos de metal polidos Grécia 1000 DC- Alhazen
estudos de Platão, Aristóteles, Demócrito e Pitágoras Euclides, 300 AC, enunciado da Lei da Reflexão, estudos da refração, uso de vidros queimadores 1000 DC- Alhazen Tratado sobre espelhos esféricos e parabolicos, descrição do olho humano Final do século 13, tradução para o latim Século 13- Alquimistas produzem películas finas que podem ser depositadas sobre o vidro para produzir espelhos FGE o. sem. 2007

4 1. Histórico Século 17 1608- patente do telescópio solicitada por um holândes Galileu faz observações astronômicas com seu próprio instrumento (luneta refratora) Zacharias Jansen inventa o microscópio composto Kepler (1611) – reflexão interna total, lei de refração para pequenos ângulos 1621- Lei de Snell, 1657 – Fermat – dedução da lei de refração usando o princípio de tempo mínimo Francisco Grimaldi, e Robert Hook, relatos do fenômeno de difração da luz FGE o. sem. 2007

5 1. Histórico 1672- Modelo corpuscular
“luz é constituída de um feixe de partículas” Usando as leis da mecânica – refração e reflexão Newton ( ) FGE o. sem. 2007

6 1. Histórico Descreve a decomposição da luz ao atravessar um prisma (dispersão) 1630 – constrói telescópios refletores para eliminar aberração cromática Newton ( ) FGE o. sem. 2007

7 1. Histórico Modelo ondulatório
Deduz corretamente as leis de refração e refração Descobre a dupla refração na calcita Explica outros fenômenos óticos; difração e interferência que não podiam ser explicados pelo modelo corpuscular Christian Huygens ( ) FGE o. sem. 2007

8 2. A natureza da luz Difração e interferência Thomas Young (1773-1829)
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9 2. A Velocidade da Luz Primeira estimativa – 1676 Olaf Roemer
eclipse de Io, lua de Júpiter Período de revolução de Io; 42,5h Período de revolução de Jupíter 12 anos terrestres Revolução de180o da Terra=15o de Jupíter c 2,1x108 m/s FGE o. sem. 2007

10 2. A Velocidade da Luz Método de Fizeau Teoria do eletromagnetismo
Mais preciso, usando uma roda dentada C=3,1x108 m/s Teoria do eletromagnetismo Previsão da existência de ondas eletromagnéticas Propagação no vácuo, com velocidade igual a velocidade da luz no vácuo Hertz oito anos após a morte de Maxwell, comprovação da existência de ondas eletromagnéticas usando um circuito oscilante James Clark Maxwell FGE o. sem. 2007

11 2. A velocidade da luz Problemas Teoria do éter O que é o vácuo?
Como a luz pode se propagar no vácuo? Teoria do éter Fluido que preenche todo o espaço “vazio” no universo Propriedades mecânicas contraditórias FGE o. sem. 2007

12 2. A velocidade da luz Experiência de Michelson- Morley
A velocidade da luz não depende do movimento do observador?! FGE o. sem. 2007

13 2. A velocidade da luz Mais problemas!! Efeito fotoelétrico e- luz
Baseado no Trabalho de Planck(1900) Einstein, luz é composta por fótons, transportando energia E=h FGE o. sem. 2007

14 2. A velocidade da luz Qual é o modelo para a luz?
Mecânica quântica- onda e partícula Experimentalmente verificamos ora a natureza natureza ondulatória, ora a natureza corpuscular, mas nunca as duas simultâneamente. Princípio da Relatividade A velocidade da luz é constante, independente do referencial, c=3x108 m/s. FGE o. sem. 2007

15 3 . Aspectos Ondulatórios da luz
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16 Ondas 3. Aspectos ondulatórios da luz FGE 160- 2o. sem. 2007

17 Onda mecânica em uma mola
Onda longitudinal Onda mecânica em uma mola Onda sonora 3. Aspectos ondulatórios da luz FGE o. sem. 2007

18 Onda transversal Propagação de uma perturbação, sem transporte de matéria Na foto: a pequena bolinha presa à mola, oscila apenas verticalmente, enquanto a onda se propaga para a direita. Não há deslocamento na direção de propagação da onda 3. Aspectos ondulatórios da luz FGE o. sem. 2007

19 Princípio de Superposição
3. Aspectos ondulatórios da luz FGE o. sem. 2007

20 Frentes de onda circulares retas 3. Aspectos ondulatórios da luz
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21 Frentes de onda e raios de luz
esféricas planas Os raios de luz, indicados pelas setas, são perpendiculares à superfície da frente de onda e indicam a direção de propagação da onda. 3. Aspectos ondulatórios da luz FGE o. sem. 2007

22 Onda senoidal v= f  v Onda eletromagnética no vácuo v=c
Amplitude Comprimento de onda  v v= f  Onda eletromagnética no vácuo v=c 3. Aspectos ondulatórios da luz FGE o. sem. 2007

23 Onda eletromagnética 3. Aspectos ondulatórios da luz
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24 O espectro eletromagnético
f = 8,35 x 1014 Hz = 3,6 x 10-7 m f = 3,85 x 1014 Hz = 7,8 x 10-7 m 3. Aspectos ondulatórios da luz FGE o. sem. 2007

25 Ondas de rádio FGE o. sem. 2007

26 Ondas de rádio FGE o. sem. 2007

27 Pressão da Radiação Eletromagnética
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28 Ondas luminosas e raios X
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29 laser FGE o. sem. 2007

30 Raios X FGE o. sem. 2007

31 Aproximação da ótica geométrica
Difração <<d  d >>d Aproximação da ótica geométrica Aberturas grandes;  d>> Não se considera a difração ! 3. Aspectos ondulatórios da luz FGE o. sem. 2007

32 Interferência 3. Aspectos ondulatórios da luz FGE o. sem. 2007

33 Referências www.lightandmatter.com http://educar.sc.usp.br/otica/
R. A . Serway, Física 3 para Cientistas e Engenheiros, 3ª. Edição. Editora Livros Técnicos e Científicos, (1996). Capítulo 35 Sears e Zemansky- Física IV- Ótica e Física Moderna, 10ª. Ed., Addison Wesley (2004). Capítulo 34 FGE o. sem. 2007