A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Cap. 33 - Ondas Eletromagnéticas Espectro EM; Descrição de onda EM; Vetor de Poynting e Transferência de energia; Polarização; Reflexão e Refração; Polarização.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Cap. 33 - Ondas Eletromagnéticas Espectro EM; Descrição de onda EM; Vetor de Poynting e Transferência de energia; Polarização; Reflexão e Refração; Polarização."— Transcrição da apresentação:

1 Cap Ondas Eletromagnéticas Espectro EM; Descrição de onda EM; Vetor de Poynting e Transferência de energia; Polarização; Reflexão e Refração; Polarização e Reflexão.

2 Espectro EM Onda: flutuação/oscilação propagante* que depende da posição e tempo e é acompanhada por transferência de energia; Onda EM: oscilação de campo elétrico/magnético acoplada; Espectro EM:

3 Espectro EM Óptica: estudo das propriedades físicas das ondas eletromagnéticas na região do visível (IR e UV também); Região visível: sensibilidade do olho humano. –Para nós: 400 nm – 700 nm.

4 Espectro EM Luz solar:

5 Descrição de onda EM Quantitativa: James Clerk Maxwell ( ) –Ondas EM são uma classe de soluções das Equações de Maxwell (no vácuo) Lei de Gauss (versão campo magnético) Lei de Faraday Lei de Ampère-Maxwell Forma integralForma diferencial

6 Descrição de onda EM Qualitativa: produção de uma onda EM por fonte macroscópica (ex.: ondas de rádio ~ 1m): Campo E (e B) variável!! Em um ponto distante da fonte: ONDA PLANA

7 Onda EM Plana Campos E e B variam espacialmente e temporalmente: Applet

8 Onda EM Plana Propriedades dos campos E e B: –E e B perpendiculares à direção de propagação (transversal) –E e B perpendiculares entre si –E B sentido da propagação –E e B variam senoidalmente, com mesma frequência e em fase

9 Onda EM Plana Campos E e B: (solução das eqs. de Maxwell sem fontes) Em uma dimensão (propagação ao longo de x): ou vetor # de onda: frequência: velocidade de propagação:

10 Onda EM Plana Relação entre Em e Bm: Velocidade de propagação: Lei de indução de Faraday: Lei de indução de Ampère-Maxwell: velocidade de propagação da onda EM no vácuo!

11 Vetor de Poynting Quantifica a taxa de transporte de energia de uma onda EM. Vetor que aponta da direção de propagação da onda e possui dimensão de energia por unidade de tempo (potência) por unidade de área. no S.I.

12 Vetor de Poynting Para onda EM: e mas E varia no tempo. Logo, devemos fazer uma média temporal: Fluxo instantâneo de energia

13 Vetor de Poynting Fluxo médio: em que *rms = root mean square Guarde isso!!! Intensidade de uma onda: proporcional ao quadrado da amplitude

14 Vetor de Poynting Variação da intensidade de uma onda para fonte puntual e isotrópica: fonte IPIP

15 Vetor de Poynting Exemplo: Frank D. Drake, um investigador do programa SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence, ou seja, Busca de Inteligência Extraterrestre), disse uma vez que o grande radiotelescópio de Arecibo, Porto Rico é capaz de detectar um sinal que deposita em toda a superfície da Terra uma potência de apenas um picowatt. (a) Qual a potência que a antena do radiotelescópio de Arecibo receberia de um sinal como este ? O diâmetro da antena é 300m. (b) Qual teria que ser a potência de uma fonte no centro de nossa galáxia para que um sinal com esta potência chegasse a Terra? O centro da galáxia fica a 2,2 x 10 4 anos-luz de distância. Suponha que a fonte irradia uniformemente em todas as direções. (Halliday 33.14)

16 Polarização Como funciona um óculos para projeção 3D? Direção de E define o plano de polarização da onda EM; Caso simples: polarização linear. y z E

17 Polarização y z E Fonte de luz comum: polarizadas aleatoriamente ou não-polarizadas E ou Filtro Polarizador: E feixe incidente (não-polarizado) luz polarizada polarizador E A componente do campo elétrico paralela à direção de polarização é transmitida pelo filtro!

18 Polarização polarizada não-polarizada Luz não-polarizada: regra da metade Luz polarizada: projeção o vetor E y z E EyEy EzEz Como: (só para luz já polarizada) Intensidade da luz polarizada transmitida

19 Polarização E I0I0 I1I1 I2I2 Para mais de 1 polarizador:

20 Polarização Exemplo: Um feixe de luz parcialmente polarizada pode ser considerado como uma mistura de luz polarizada e não-polarizada. Suponha que um feixe deste tipo atravesse um filtro polarizador e que o filtro seja girado de 360º enquanto se mantém perpendicular ao feixe. Se a intensidade da luz transmitida varia por um fator de 5,0 durante a rotação do filtro, que fração da intensidade da luz incidente está associada à luz polarizada do feixe ? (Halliday 33.41)

21 Reflexão e Refração Na aproximação em que a luz se propaga em linha reta (meios isotrópicos): óptica geométrica. Descrição da propagação de luz através de raios ou feixes: perpendiculares às frentes de onda, ou paralelos à direção de propagação. Na interface entre dois meios: reflexão e refração

22 Reflexão e Refração Hand with Reflecting Sphere (Self-Portrait in Spherical Mirror), M.C. Escher

23 Reflexão e Refração Leis da reflexão e refração são derivadas das condições de contorno das eq. de Maxwell para uma interface plana entre dois dielétricos com permissividade relativa i e permeabilidade relativa i. normal

24 Reflexão e Refração Reflexão: Refração: Raio refletido no plano de incidência Lei de Snell índice de refração

25 Reflexão e Refração normal n1n1 n1n1 n1n1 n2n2 n2n2 n2n2 Resultados básicos: Applet

26 Reflexão e Refração Índice de refração: em geral é uma função complexa que depende do comprimento de onda e frequência da onda EM. MaterialÍndice de Refração * ar1,0003 diamante2,419 sílica fundida1,458 quartzo1,418 flint leve1,655 *para 589,29 nm Dispersão cromática: dependência de n com Geralmente: n ( )

27 Reflexão e Refração Exemplo: Um feixe de luz branca incide com um ângulo θ = 50° em um vidro comum de janela. Para esse tipo de vidro o índice de refração da luz visível varia de 1,524 na extremidade azul até 1,509 na extremidade vermelha. As duas superfícies do vidro são paralelas. Determine a dispersão angular das cores do feixe (a) quando a luz entra no vidro e (b) quando a luz sai do lado oposto. (a) vermelho sin θ 2 = 0,509 θ 2 = 30,6° azul sin θ 2 = 0,504 θ 2 = 30,3° (b) vermelho θ 3 = 50° azul θ 3 = 50°

28 Reflexão e Refração Arco-íris: 42° 52° Primário (uma reflexão) Secundário (duas reflexões) vídeo

29 Reflexão e Refração Foto: Juliana Zarpellon

30 Reflexão e Refração Reflexão interna total: quando ângulo crítico ( c ): 2 = 90° (caso 4) Reflexão interna total: > c Applet

31 Reflexão e Refração Reflexão interna total: –FIBRA ÓPTICA

32 Reflexão e Polarização Luz refletida: Parcialmente (ou totalmente) polarizada.

33 Reflexão e Polarização Luz incidente não-polarizada Luz refletida polarizada Luz refratada parcialmente polarizada Lei de Brewster Luz refletida totalmente polarizada

34 Reflexão e Polarização Luz incidente não-polarizada Luz refletida polarizada Luz refratada parcialmente polarizada Condição para polarização total: (ângulo de Brewster) Da lei de Snell: Porém: Lei de Brewster


Carregar ppt "Cap. 33 - Ondas Eletromagnéticas Espectro EM; Descrição de onda EM; Vetor de Poynting e Transferência de energia; Polarização; Reflexão e Refração; Polarização."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google