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FÍSICA TERCEIRO ANO FÍSICA TERCEIRO ANO Giovani. Óptica Física Lei de Ampère: Corrente elétrica (carga em movimento) gera campo magnético. Segundo Maxwell:

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1 FÍSICA TERCEIRO ANO FÍSICA TERCEIRO ANO Giovani

2 Óptica Física Lei de Ampère: Corrente elétrica (carga em movimento) gera campo magnético. Segundo Maxwell: Campo elétrico variável gera campo magnético. Lei de Faraday: O fluxo (campo magnético) variável gera corrente (carga em movimento) Segundo Maxwell: Campo magnético variável gera campo elétrico. q mov ΔEΔEΔEΔBΔB...

3 Óptica Física Onda eletromagnética Exemplos de ondas eletromagnéticas Ondas de rádio AM e FMOndas de rádio AM e FM Ondas de TVOndas de TV MicroondasMicroondas InfravermelhoInfravermelho Luz visívelLuz visível UltravioletaUltravioleta Raio XRaio X Raio γ (gama)Raio γ (gama) q mov ΔEΔEΔEΔBΔB... Os campos E e B são perpendiculares

4 Luz é uma das onda eletromagnética A luz, como qualquer onda, tem uma velocidade que depende do meio. A maior velocidade da luz é no vácuo (c= m/s). Nos meios materiais a luz propaga-se com uma velocidade menor. Nos meios materiais quanto menor a freqüência da onda eletromagnética, maior sua velocidade.

5 Óptica Física ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO V = f. λ

6 Interferência da luz Em 1803 Tomas Young realizou uma experiência que comprovou que a luz sofre interferência. Óptica Física A luz proveniente de uma fonte passa por duas fendas e posteriormente incide em um anteparo. Fonte Dupla fenda Anteparo

7 Young verificou que na região do anteparo que recebe ondas luminosas de ambas as fendas apareciam regiões claras (iluminadas) e manchas pretas (ausência de luz) formando as franjas de interferência. Para que exista interferência da luz é necessário que as ondas estejam em concordância de fase (fontes coerentes) Óptica Física Interferência da luz Interferência construtiva Interferência destrutiva

8 Polarização da luz Óptica Física O fenômeno da polarização consiste em fazer a onda vibrar na direção dos pólos de um polarizador e sendo absorvida nas demais.

9 Polarização da luz Óptica Física Somente pode ser polarizada onda transversal. A imagem ao lado mostra duas lentes polaróides sobrepostas em duas posições distintas. No segundo caso tem-se uma polarização completa da luz.

10 Difração Difração é o fenômeno pelo qual uma onda é distorcida por um obstáculo. Óptica Física O som contorna o obstáculo!

11 A difração é tanto maior quanto: Maior o comprimento de onda Maior o comprimento de onda Óptica Física Difração da luz Menor a abertura da fenda Menor a abertura da fenda λ λ

12 Para ser evidenciada a difração a onda deve ter o comprimento de onda na mesma ordem de grandeza da abertura da fenda Para ser evidenciada a difração a onda deve ter o comprimento de onda na mesma ordem de grandeza da abertura da fenda Para perceber a difração da luz a fenda deverá ser muito estreita (pequenos orifícios). Para perceber a difração da luz a fenda deverá ser muito estreita (pequenos orifícios). A luz difrata menos que o som, pois tem menor comprimento de onda. A luz difrata menos que o som, pois tem menor comprimento de onda. A luz vermelha difrata mais que o violeta, pois tem maior comprimento de onda. A luz vermelha difrata mais que o violeta, pois tem maior comprimento de onda. Difração da luz Óptica Física

13 (UFSM-93) As cores que observam em uma bolha de sabão exposta à luz do sol são explicadas pelo fenômeno de ______________ da luz. a) reflexão b) refração c) difração d) interferência e) polarização x

14 (PEIES 99) Uma experiência que mostra a polarização da luz está confirmando que ela é uma onda: a) de comprimento constante b) de freqüência constante c) longitudinal d) transversal e) mecânica x

15 (PEIES 02) Ocorre fenômeno de difração da luz em uma fenda simples, porque: a) a luz altera sua freqüência quando passa pela fenda b) a luz muda seu comprimento de onda quando passa pela fenda c) a largura da fenda é muito maior que o comprimento de onda da luz d) a largura da fenda tem valor próximo ao do comprimento de onda da luz e) a luz está polarizada (PEIES 02) Ocorre fenômeno de difração da luz em uma fenda simples, porque: a) a luz altera sua freqüência quando passa pela fenda b) a luz muda seu comprimento de onda quando passa pela fenda c) a largura da fenda é muito maior que o comprimento de onda da luz d) a largura da fenda tem valor próximo ao do comprimento de onda da luz e) a luz está polarizada x

16 Dualidade da luz Segundo Newton (1704) a luz era formada por pequenas partículas ou corpúsculos, cuja massa eram diferentes para cada cor. Segundo Young (1801) a luz era onda pois sofria interferência. Fresnell (1815) compartilhava desta ideia provando a difração da luz e da mesma forma Land (1838) que mostrou a polarização. Segundo Huygens (1657) a luz era uma onda que fazia vibrar um meio chamado de éter luminífero.

17 Em 1887 Hertz verificou que quando a radiação ultravioleta incidia sobre um metal esse ficava levemente positivo. Por envolver luz (foto em latim) e eletricidade chamou tal fenômeno de EFEITO FOTOELÉTRICO Efeito fotoelétrico Naquela ocasião Hertz não conseguiu encontrar nenhuma explicação plausível para tal fenômeno. Em 1905 Einstein monta um experimento para entender melhor o efeito fotoelétrico.

18 Efeito fotoelétrico Experiência realizada por Einstein em 1905

19 Efeito fotoelétrico Experiência realizada por Einstein em 1905 A teoria ondulatória diz que: - o número de elétrons arrancados depende da frequência da luz e não da intensidade. - a energia cinética dos elétrons arrancados depende da intensidade e não da frequência da radiação. O experimento mostrou que: - o número de elétrons arrancados depende da intensidade da luz e não da freqüência. - a energia cinética dos elétrons arrancados depende da freqüência e não da intensidade.

20 Efeito fotoelétrico Conclusões da experiência O experimento permitiu Einstein concluir que: A luz deve ser interpretada com se fosse formada por partículas cada qual com energia E=h.f Quando estas partículas de luz (chamadas fóton) atingem a superfície do metal arrancam elétrons deste. A energia para arrancar o elétron é W (chamada função trabalho). O excedente de energia transforma- se em cinética. A energia cinética E C dos elétrons arrancados é: E c = h.f - w E foton = W + E c

21 Luz: partícula-onda O experimento de Einstein evidencia que a luz não se comporta como onda neste caso. E concluiu que a luz tem comportamento dual: Comporta-se como onda para interferência, polarização e difração. Comporta-se como partícula (fóton) para efeito fotoelétrico e efeito Compton. -2,28 -4,41 Ec f Ec = h.f - w

22 (UFSM 00) A interferência da luz na experiência de Young mostra que a luz: a) tem comportamento ondulatório b) tem comportamento de partícula c) é uma onda longitudinal d) tem comportamento eletromagnético e) é composta de fótons x Solução: A luz tem comportamento dual: Comporta-se como onda para interferência, polarização e difração. Comporta-se como partícula (fóton) para efeito fotoelétrico e efeito Compton.

23 (PEIES 07) Analise as afirmativas: I - O efeito fotoelétrico NÃO pode ser explicado se a luz é descrita por um modelo ondulatório. II - A polarização SÓ pode ser explicada se a luz é descrita por um modelo ondulatório. III - A expressão dualidade onda-partícula significa que, em escala microscópica, onda e partícula significam a mesma coisa. Está(ão) correta(s) a) apenas I b) apenas II c) apenas III d) apenas I e II e) I, II e III x Solução: I II III


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