Modernidade no Ensino e Aprendizagem de Física Profa Marisa Almeida Cavalcante.

Apresentação em tema: "Modernidade no Ensino e Aprendizagem de Física Profa Marisa Almeida Cavalcante."— Transcrição da apresentação:

1 marisac@pucsp.br Modernidade no Ensino e Aprendizagem de Física http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/ Profa Marisa Almeida Cavalcante

2 Objetivos Contribuir na instrumentalização dos professores adaptada e adequada à escola brasileira integrada a novas tecnologias e que permita tratar conceitos e instrumentos contemporâneos relacionados no ensino e aprendizagem de Física. marisac@pucsp.br

3 Instrumentalização Experimentos reais Experimentos virtuais simuladores Recursos da web 2.0 Planilhas compartilhadas Roteiros com links Atividades corrigidas blogs Redes sociais Formulários Metodologia e Recursos marisac@pucsp.br vídeos

4 Módulos Física Moderna Aquisição de dados (entrada de microfone) marisac@pucsp.br

5 Avaliação  Relatórios e atividades desenvolvidas  Desenvolvimento de uma atividade para aplicação na escola: Plano de aula ( referencia para outros professores) Blog para postagem do material (vídeos, simuladores, resumos teóricos, links para temas correlacionados,..etc) Roteiro de atividade para os estudantes marisac@pucsp.br

6 Módulo 1 Física Moderna marisac@pucsp.br

7 Experimentos que serão desenvolvidos Observação de espectros e determinação de comprimentos de onda utilizando CDs como redes de difração Determinação da largura de emissão de LEDs Determinação da ordem de grandeza da constante de Planck Características ressonantes dos LEDs como sensores de radiação Transmissão e recepção de sinais wireless, exemplo“ radio laser” marisac@pucsp.br

8 Alguns conteúdos que podem ser tratados com estes experimentos Modelos atômicos Quantização de energia Características dos semicondutores Conversão de energia luminosa em energia elétrica - sustentabilidade Natureza dual da matéria – nascimento da mecânica quântica Evoluções do pensamento cientifico marisac@pucsp.br

9 Modelos atômicos EspectroscopiaRede de difração Ótica física Comportamento Ondulatório Dualidade Comportamento corpuscular (EFE) marisac@pucsp.br Correlação entre os conteúdos e experimentos

10 Física Moderna Experimental Marisa Almeida Cavalcante e Cristiane R. C. Tavolaro Editora Manole - 2ª edição 2007 marisac@pucsp.br Blog do livro http://fisicamodernaexperimental.blogspot.com/

11 Algumas Imagens………… Ir ao Blog Você “pegaria” esta onda? Off-line Comportamento Ondulatório marisac@pucsp.br

12 O que diferencia um comportamento corpuscular de um comportamento ondulatório? marisac@pucsp.br Comportamento Ondulatório

13 Ondas Eletromagnéticas Clique aqui para ver a animação Off-line marisac@pucsp.br

14 AMALDI, U., Imagens da Física, São Paulo, Scipione, 1992. marisac@pucsp.br Ver figura zoom

15 Propriedades básicas Ondas transversais x y Vibrações em y, com uma dada freqüência (  ) Amplitude de vibração Emissor Receptor Comprimento de onda Para ondas transversais em cordas com uma dada densidade linear d (massa/ unidade de comprimento), velocidade de propagação v, freqüência angular w e amplitude A temos : Intensidade I prop a Amplitude ao quadrado, portanto A Energia carregada por uma onda é proporcional ao quadrado da sua amplitude marisac@pucsp.br

16 Interferência evidenciando o comportamento ondulatório 2 Ondas Princípio de Superposição SIMULAÇÃO http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/applet-superposicao-de-ondas.html Soma de ondas com mesma freqüência, fase diferentes e fixas : Interferência construtiva e destrutiva quando fase =pi ou 2pi. Fases variáveis e velocidades diferentes - padrão não estacionário - não se observa interferência. Off-line marisac@pucsp.br

17 Interferências de fendas duplas Thomas Young marisac@pucsp.br

18 Simulação interferências fontes esféricas Off-line Opcao2Opcao2 link on-line Off-line http://fisicamodernaexperimental.blogspot.com/2009/03/um-simulador-de-difracao-e.html marisac@pucsp.br

19 O 1.o máximo ( N=1 ) se encontra desviado de um ângulo . A lei de interferência de Young: N = d sen  X marisac@pucsp.br

20 Atividade E1- Interferência Link para atividade E1 http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/atividade-e1- interferencia.html marisac@pucsp.br

21 Difração Francesco Grimaldi – 1600 Evidenciando o comportamento Ondulatório marisac@pucsp.br

22 Para ver um vídeo com cuba de ondas clique aqui marisac@pucsp.br

23 Formulação matemática da difração e do princípio de Fresnel-Huygens Embora a teoria de Fresnel-Kirchoff seja uma teoria escalar, ela descreve com grande exatidão o espectro angular experimental de difração de diversos objetos Teoria Vetorial rigorosa utilizando as Equações de Maxwell e condições de contorno – problema difícil do ponto de vista matemático e só foi feita em 1947 marisac@pucsp.br 1882 Kirchoff/1894 Sommerfeld

24 Exemplos de difração em aberturas Fenda d x F marisac@pucsp.br

25 Simulação onlineSimulação online link Off-linelink Off-line

26 Círculo 2R w marisac@pucsp.br

27 Retângulo a b marisac@pucsp.br

28 Difração de Fraunhofer – fendas duplas e paralelas marisac@pucsp.br

29 Rede de Difração ou arranjo de fendas: d Supondo M fendas  dsen  = N Ponto de Maximo Para 8 fendas Poder de resolução M.. Número de sulcos total da rede N..Ordem espectral Ordem espectral marisac@pucsp.br

30 O que ocorre para a incidencia de dois comprimentos de onda diferentes (duas cores) ? Temos um ponto de Maximo para cada comprimento de onda marisac@pucsp.br

31 Foto-detector I Espectrometria ou Espectrofotometria d sen(  ) = N marisac@pucsp.br

32 Link para o simulador online marisac@pucsp.br

33 Atividade E2- Rede de difração e simuladores: Link para a atividade E2 http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/atividade-e1- simulacao-interferencia.html marisac@pucsp.br

34 CD como rede de difração Análise quantitativa de espectros marisac@pucsp.br

35 E o como é um CD? Ranhuras ou pequenas fendas (pits) Em media temos cerca de 625 fendas em cada milímetro! Camada refletora marisac@pucsp.br

36 Algumas imagens Largura do “pit” (buraco) = 500 a 600nm Profundidade do pit = 100 a 150 nm Distancia entre eles =1,6  m marisac@pucsp.br

37 Observe o que ocorre.. marisac@pucsp.br

38 Como o feixe vê o menor “pit” marisac@pucsp.br

39 Análise quantitativa de espectros 1º passo – obtendo uma rede por transmissão Veja detalhes da montagem clicando nos links abaixo: Retirando a superfície refletora Determinando a distancia entre os sulcos marisac@pucsp.br

40 Análise quantitativa de espectros 2º Passo Determinando a distancia entre os sulcos do CD marisac@pucsp.br

41 Análise quantitativa de espectros 2º passo – fonte de luz, colimação e projeção do espectro. Fenda Variar a posição da lupa até focar a fenda na tela Fenda projetada na tela Clique aqui para ver o vídeo marisac@pucsp.br

42 Análise quantitativa de espectros 3º passo – Dispondo o CD para obtenção do espectro CD D X D  N = d sen  d=1/600 mm Clique aqui para ver o vídeo marisac@pucsp.br

43 Roteiro R1: Espectro com CD Link para o roteiro http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-r1-espectro- com-cd.html marisac@pucsp.br

44 Complementos

45 Análise quantitativa de espectros Espectróscopio manual Para ver o vídeo clique aqui marisac@pucsp.br

46 Determinação do número de sulcos/mm de um CD por reflexão N  = d sen  d.... distância entre os sulcos da rede N... ordem espectral = 1 D... distância da tela à rede X.... desvio observado na régua para o feixe de laser na 1.a ordem espectral. tela N=2 D  X N=1 Caneta laser CD Clique para ver a montagem e o artigo marisac@pucsp.br clique aqui para ver o vídeo

47 Espectro continuo com CD – Por reflexão Veja o video clicando aqui marisac@pucsp.br

48 Ir ao blog para ver detalhes desta montagem Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.brmarisac@pucsp.br

49 Observação espectros discretos Lanterna fluorescente marisac@pucsp.br