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Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Aplicações – a célula fotoelétrica Julius Elster (1854-1920) e Hans Friedrich Geitel (1855- 1923)

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Apresentação em tema: "Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Aplicações – a célula fotoelétrica Julius Elster (1854-1920) e Hans Friedrich Geitel (1855- 1923)"— Transcrição da apresentação:

1 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Aplicações – a célula fotoelétrica Julius Elster ( ) e Hans Friedrich Geitel ( ) observaram que algumas ligas metálicas produziam o efeito também com luz visível. A partir desta descoberta, ambos desenvolveram a primeira fotocélula. Fotomultiplicadora Célula Fotoelétrica em miniatura (13x32x20 mm) A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

2 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação As conseqüências: o Modelo de Einstein para a Luz Em 1905, Albert Einstein ( ) apresentou sua teoria para explicar o Efeito Fotoelétrico, mantendo o comportamento corpuscular para a luz. Albert Einstein ( ) Prêmio Nobel de Física em 1921 por Trabalhos em Física Teórica e, em especial, sobre o efeito fotoelétrico. Física Teóricaefeito fotoelétrico A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

3 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação O Fóton e a Dualidade Onda-Partícula FÓTON Característica Ondulatória (Função de Onda) Característica Corpuscular (Energia) + A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

4 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Outros efeitos corpusculares da luz – Efeito Compton Prêmio Nobel de Física em Descoberta do efeito que leva o seu nome - Efeito Compton.Efeito Compton Arthur Holly Compton ( ) Em 1923, Arthur Holly Compton ( ), na Universidade Washington, em Saint Louis, fez com que um feixe de Raios X, de comprimento de onda λ, incidisse sobre um alvo de grafite T. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

5 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Paul Adrian Maurice Dirac A anti-matéria foi proposta por Paul Adrian Maurice Dirac ( ). O conceito por trás do processo conhecido como produção de pares é a existência da anti-matéria. Para termos uma leve idéia da capacidade intelectual de Dirac, basta a informação que ele se formou em engenharia (1921) e em matemática (1923). Outros efeitos corpusculares da luz – Produção de pares A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

6 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A Determinação Experimental da Existência do Pósitron A partir das previsões feitas por Dirac, muitos pesquisadores experimentais se dedicaram na tentativa de encontrar o PÓSITRON. O primeiro a obter sucesso nesta empreitada foi Carl David Anderson ( ). Carl David Anderson Carl David Anderson, Prêmio Nobel de 1936, pela descoberta do pósitron. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

7 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A Determinação Experimental da Existência do Pósitron Abaixo mostramos uma fotografia feita também por Anderson no topo de uma montanha do Colorado (USA). A fotografia mostra a criação de um chuveiro de 3 pares de elétrons e pósitrons. A criação destes pares elétrons-pósitrons foi obtida a partir de raios cósmicos. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

8 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A produção de pares ocorre somente quando fótons passam próximos a núcleos de elevado número atômico. O Fenômeno da Produção de Pares: o processo Nesse caso, a radiação interage com o núcleo e desaparece, dando origem a um par elétron-pósitron. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

9 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção e Aniquilação de Pares: aplicações – tomografia por emissão de pósitrons Abaixo mostramos um esquema de funcionamento de um tomógrafo por emissão de pósitrons – PET (Positron Emission Tomography), ao lado de um exemplo desta tomografia. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

10 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Foi Wilhelm Conrad Röntgen ( ) quem, em 8 de Novembro de 1895, descobriu e batizou os Raios-X, além de ter feito a primeira radiografia da História. Radiografia da mão da esposa de Röntgen, Anna Bertha Ludwig. Wilhelm Röntegen Outros efeitos corpusculares da luz – Produção de Raios-X A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

11 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X: um pouco de história Isto indicava que a energia atravessava facilmente os objetos, e se comportava como a luz visível. Após exaustivas experiências com objetos inanimados, Röntgen resolveu pedir para sua esposa pôr a mão entre o dispositivo e o papel fotográfico. 4. LUZ – Comportamento Corpuscular A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

12 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X: descoberta dos efeitos danosos Já em 1896 com a descoberta dos Raios-X, Röntgen descobriu que isso sem proteção causava vermelhidão da pele, ulcerações e empolamento dos tecidos vivos. Em casos mais graves de exposição este efeito poderá causar sérias lesões cancerígenas, morte das células e leucemia. A exposição excessiva aos Raios-X fez Röntgen morrer em LUZ – Comportamento Corpuscular A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

13 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X – um pouco de história Röntgen foi o primeiro ganhador do Prêmio Nobel de Física, exatamente pela descoberta dos Raios-X. Wilhelm Röntegen Wilhelm Röntgen, Prêmio Nobel de 1901, pela descoberta dos Raios-X. Röntgen publicou o artigo original sobre os Raios-X 50 dias depois de sua descoberta. 4. LUZ – Comportamento Corpuscular A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

14 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X Estes elétrons são acelerados por uma grande diferença de potencial e atingem o ânodo. O tubo possui um cátodo incandescente que gera um fluxo de elétrons de alta energia. 4. LUZ – Comportamento Corpuscular A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

15 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X Ao serem acelerados, os elétrons ganham energia e são direcionados contra um alvo (ânodo). Ao atingir o alvo (ânodo), os elétrons são bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleração. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

16 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X A brusca desaceleração de uma carga elétrica gera a emissão de um pulso de radiação eletromagnética. A este efeito dá-se o nome de Bremsstrahlung, que em português significa radiação de freamento. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

17 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X Abaixo mostramos o esquema experimental para produção de Raios-X. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

18 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X: exemplo de um espectro contínuo Abaixo mostramos o espectro de emissão de Raios-X usando alvo fixo de tungstênio. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

19 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Produção de Raios-X: exemplo de emissão de linhas Abaixo mostramos o espectro característico de emissão de Raios-X usando alvo de molibdênio. As linhas K alfa e K beta são devidas ao ânodo de molibdênio. Estas linhas são tipicamente monocromáticas, e são usadas quando se deseja incidir um comprimento de onda específico sobre a matéria. K : = 0,0707 nm K : = 0,0631 nm A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular

20 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação 1. Introdução 2. A Natureza da Luz 3. Luz – Comportamento Ondulatório 4. Luz – Comportamento Corpuscular 5. O Espectro da Radiação Eletromagnética 6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral 7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

21 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Propriedades da Onda Eletromagnética 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A onda eletromagnética é caracterizada por quatro propriedades: a) Amplitude b) Comprimento de Onda ou Freqüência c) Velocidade d) Fase A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

22 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Amplitude 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A amplitude está associada à potência. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

23 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Comprimento de Onda 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA O comprimento de onda está associado à energia. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

24 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Velocidade 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A onda eletromagnética, quando se propaga no vácuo, viaja à velocidade da luz c = 3, m/s. A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

25 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Espectro Eletromagnético 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

26 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Espectro Eletromagnético 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

27 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação 1. Introdução 2. A Natureza da Luz 3. Luz – Comportamento Ondulatório 4. Luz – Comportamento Corpuscular 5. O Espectro da Radiação Eletromagnética 6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral 7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

28 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Espectro Eletromagnético 6. APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

29 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação 1. Introdução 2. A Natureza da Luz 3. Luz – Comportamento Ondulatório 4. Luz – Comportamento Corpuscular 5. O Espectro da Radiação Eletromagnética 6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral 7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

30 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Espectro Eletromagnético A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 7. APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA


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