BOM DIA E BEM VINDOS!. AULA I ÓTICA (FGE 160) Prof. Sidney Leal da Silva.

Apresentação em tema: "BOM DIA E BEM VINDOS!. AULA I ÓTICA (FGE 160) Prof. Sidney Leal da Silva."— Transcrição da apresentação:

1 BOM DIA E BEM VINDOS!

2 AULA I ÓTICA (FGE 160) Prof. Sidney Leal da Silva

3 Conteúdos (13/03/2013)  INTERAÇÃO DA LUZ COM A MATÉRIA  PRINCÍPIO DE HUYGENS.  ÓTICA GEOMÉTRICA: LEIS DA REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS.

4 INTERAÇÃO DA LUZ COM A MATÉRIA  A luz visível é uma faixa do espectro da onda eletromagnética, entre o vermelho ( da ordem de 0,7  m) e o violeta ( da ordem de 0,4  m).

5 INTERAÇÃO DA LUZ COM A MATÉRIA

6  A interação da luz com a matéria se dá por três fenômenos básicos: reflexão, transmissão e absorção.  Na reflexão, os raios de luz, originados de um determinado meio, ao incidirem sobre a matéria, retornam ao meio de origem.  Na transmissão, os raios de luz, originados de um determinado meio, ao incidirem sobre a matéria, a atravessam. Nesse caso, a matéria é considerada outro meio.  Na absorção, os raios de luz, originados de um determinado meio, ao incidirem sobre a matéria, ficam “aprisionadas” nesse novo meio.

7 INTERAÇÃO DA LUZ COM A MATÉRIA  Todos os fenômenos relacionados aos fenômenos básicos obedecerão à relação fundamental entre o comprimento de onda e a frequência da onda eletromagnética.  Segundo Max Planck (1858-1947) e Albert Einstein (1879-1955) a energia (E), da menor parte da onda eletromagnética (fóton), está relacionada com sua frequência ( ) da seguinte forma:  h = 6,63. 10 -34 J.s é denominada constante de Planck

8 INTERAÇÃO DA LUZ COM A MATÉRIA  Louis de Broglie (1892-1987) estabeleceu a seguinte relação entre comprimento de onda ( ) e momento linear (p) (a onda carrega momento, como uma partícula):  Então, se a onda carrega momento linear, sua energia está relacionada com esse momento através de sua velocidade c = 299792458 m/s (velocidade da onda eletromagnética) :

9 INTERAÇÃO DA LUZ COM A MATÉRIA  Logo, relacionando (1), (2) e (3),

10 Se a aceleração da gravidade (g) possui um valor constante em todos os pontos de um corpo, seu centro de gravidade coincide com o seu centro de massa. Então, nesse caso, determinar o centro de massa significa encontrar o centro de gravidade do corpo. # CENTRO DE GRAVIDADE ( CG ) EXEMPLO: INTERAÇÃO DA LUZ COM A MATÉRIA

11 ÓTICA  A ótica está dividida, basicamente, em: ótica geométrica, ótica física e ótica não linear.  A ótica não linear é o ramo que descreve o comportamento da luz em meios não-lineares (não homogêneos), onde a polarização dielétrica não responde de forma linear ao campo elétrico e à luz.  Na ótica física, o comprimento de onda é da ordem das dimensões típicas envolvidas. (difração, interferência etc.)  A ótica geométrica é uma aproximação válida para comprimentos de onda muito pequenos em confronto com as dimensões típicas envolvidas, como o tamanho de obstáculos ou orifícios, raios de curvatura de objetos ou frentes de onda etc. (reflexão, refração etc.)

12 ÓTICA # PRINCÍPIO DE HUYGENS  Cada ponto de uma frente de onda comporta-se como fonte puntiforme, gerando ondas secundárias.  Num meio homogêneo essas ondas são esféricas com centro na fonte, propagando-se com a velocidade das ondas do meio. Figura extraída do livro Curso de Física Básica (Moysés Nussenzveig)

13 ÓTICA # PRINCÍPIO DE HUYGENS  Para duas frentes de onda em instantes separados por dt, a onda secundária emanada de P é tangente à envoltória em P’, ou seja, PP’ é normal à envoltória, e as trajetórias dessas frentes são ortogonais. Figura extraída do livro Curso de Física Básica (Moysés Nussenzveig)

14 ÓTICA # PRINCÍPIO DE HUYGENS  Na figura abaixo, a frente de onda AB, proveniente da fonte puntiforme F, incide sobre uma abertura num anteparo opaco. A envoltória CD do outro lado da abertura e gerada pelos pontos entre A e B não obstruídas, e por isso fica limitada pelos raios externos FC e FD que passam pela abertura. Figura extraída do livro Curso de Física Básica (Moysés Nussenzveig)

15 ÓTICA # PRINCÍPIO DE HUYGENS  Embora exista penetração de ondas secundárias na região de sombra, a envoltória é interrompida em C e D, e ondas secundárias sem envoltória, segundo Huygens, são fracas demais para serem percebidas. Isso explica a propagação retilínea da luz.

16 ÓTICA GEOMÉTRICA # REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS ## PRIMEIRA LEI DA REFLEXÃO  Os ângulos feitos pelos raios incidente e refletido relativamente à normal no ponto de incidência são iguais.

17 ÓTICA GEOMÉTRICA # REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS ## SEGUNDA LEI DA REFLEXÃO  O raio incidente, o raio refletido e a normal ao espelho no ponto de incidência se situam num mesmo plano, denominado plano de reflexão.

18 ÓTICA GEOMÉTRICA # REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS ## DEMONSTRAÇÃO DA PRIMEIRA LEI DA REFLEXÃO

19 ÓTICA GEOMÉTRICA # REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS ## DEMONSTRAÇÃO DA PRIMEIRA LEI DA REFLEXÃO  Pela lei dos senos:

20 ÓTICA GEOMÉTRICA # REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS ## DEMONSTRAÇÃO DA PRIMEIRA LEI DA REFLEXÃO  Pierre de Fermat (1601-1665) afirmou que o tempo percorrido pela luz num determinado caminho deve ser mínimo. Para isso, a trajetória deverá ser uma linha reta.

21 ÓTICA GEOMÉTRICA # REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS ## DEMONSTRAÇÃO DA PRIMEIRA LEI DA REFLEXÃO  Pela semelhança entre os triângulos:

22 ÓTICA GEOMÉTRICA # REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS  Um objeto posicionado em AB é visto por um observador em A’B’ na região, de forma invertida, como mostra a figura. Isso é consequência da lei da reflexão.

23 Bibliografia Halliday, R.Resnich, Física 4, LTC Editora Tipler, P.Física, v4, 3ª.Edição-Livros Técnicos e Científicos Editora(1995) Hecht, E.Óptica – Fundação Calouste Gulbenkian,(1991) Hewitt, P. “Física Conceitual”,Bookman (2002) Trefil J., Hazen, R.M. “Física Viva”, vol.2, LTC (2006)

24 Conteúdos para próxima aula (20/03/2013)  LEIS DA REFLEXÃO – ESPELHOS PLANOS.  LEIS DA REFLEXÃO – ESPELHOS CURVOS.

25 OBRIGADO E ATÉ A PRÓXIMA AULA!