Luz e Radiação Eletromagnética COLÉGIO ESTADUAL ETELVINA SCHOTTZ DISCIPLINA : FÍSICA DATA: 05/08/2015 PROFESSOR: JOABE.

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1 Luz e Radiação Eletromagnética COLÉGIO ESTADUAL ETELVINA SCHOTTZ DISCIPLINA : FÍSICA DATA: 05/08/2015 PROFESSOR: JOABE

2 LUZ Há tempos que o homem se preocupa com a luz e com a escuridão. A princípio, as únicas fontes de luz conhecidas eram o Sol, a Lua e as estrelas. Imagem: Magnus Manske / Creative Commons Attribution 1.0 Generic license. Imagem: Luc Viatour / www.Lucnix.be / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. Imagem: ESA /Hubble / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.

3 Com o surgimento do fogo, formas não naturais começam a ser usadas, tais como: as tochas, velas e lamparinas. Posteriormente, surgem as lâmpadas e o laser. Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Imagem: Panther40k / Creative Commons Attribution 2.0 Germany license. Imagem: 4028mdk09 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license Imagem: Elembis / Domínio público Imagem: Sledzik1984 / GNU Free Documentation License Imagem: David Falconer / United States Public domain

4 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética A vida na Terra está baseada na presença da luz, sem ela seria impossível a sobrevivência do homem em nosso planeta. As plantas precisam da Luz para que ocorra a fotossíntese e, consequetemente, a produção de oxigênio As brisas e ventos são formados pelo aquecimento do ar. Imagem: Mobentec / Creative Commons Attribution- Share Alike 3.0 Unported license Imagem: Christian Frausto Bernal / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic license.

5 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Para os filósofos gregos da antiguidade, que tinham uma visão atomística das coisas, a luz seria formada de pequenas partículas( átomos ) que se soltavam dos objetos penetrando em nossos olhos possibilitando a visão. As partículas de luz seriam uma espécie de miniatura dos objetos que saiam em todas as direções, essas partículas receberam o nome de simulacros ou eidola. Imagem: Autor Desconhecido / Public domain Imagem: Micky Zlimen / Creative Commons Attribution- Share Alike 2.0 Generic license.

6 Imagem: Autor Desconhecido / Public domain Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Já para a escola pitagórica, existia em cada um de nós um espécie de fogo interior que emitiria, através dos olhos, raios luminosos em direção ao objeto sendo refletido por ele e retornando ao nossos olhos. Esses raios de luz receberam o nome de quid. Imagem: Nadir Hashmi / CC BY-NC-ND 2.0)

7 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética A ideia que se tem hoje de Luz teve origem no pensamento de filósofos árabes que diziam que a luz tinha existência própria. Ela não dependia do objeto nem do olho humano. A luz dependeria da fonte luminosa 1- Fonte que emite luz( Fontes Luminosas) Imagem: Rrinsindika / Creative Commons Atribuição- Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported.

8 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética 2- Fonte que desviam a luz ( objetos Iluminados) Mas o que realmente será a luz e de que ela é formada? Imagem: Wurzelgnohm / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.

9 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Isaac Newton desenvolveu sua teoria baseada no fato da luz ser composta por partículas pequeninas que não poderiam ser vistas em sua unidade. Ele chamou essas partículas de corpúsculos de luz. A luz branca, que vinha do Sol, seria formada por diferentes corpúsculos de cores diferentes que, ao atravessarem um prisma, seriam desviados por forças diferentes separando-as. Imagem: Suidroot / GNU Free Documentation License

10 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Durante o século XVII, um contemporâneo de Isaac Newton, Huygens, observou que dois feixes de luz, ao se cruzarem, não sofriam desvios. Mas, se a luz era formada de partículas, como é que elas não sofriam colisões durante o cruzamento dos seus feixes? Para explicar este fato, Huygens propôs que a luz seria constituída de perturbações do meio entre a fonte e o observador. A luz seria então uma onda. Imagem: Yoyokits / domínio público

11 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Chegamos então ao conceito contemporâneo de Luz; A Luz é uma energia radiante que causa a sensação de visão. Fonte de luz Objeto Iluminado Imagens: Clip Art´s do próprio Power Point.

12 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética James Clerk Maxwell (1831-1879) Segundo Maxwell Mas o que vem a ser energia radiante? Energia Radiante são ondas eletromagnéticas. “ Sempre que uma carga elétrica é acelerada, ela emite ou irradia uma onda eletromagnética, isto é, campos elétricos e magnéticos oscilantes, que se propagam no espaço, apresentando todas as propriedades de um movimento ondulatório.” Imagem: G. J. Stodart / domínio público

13 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Com essa hipótese, Maxwell, generalizou, matematicamente, os princípios da eletricidade. A verificação experimental de sua teoria só foi possível quando se passou a considerar um novo tipo de onda, a chamada onda eletromagnética. Essa onda surge como consequência de dois efeitos: um campo magnético variável produz um campo elétrico, e um campo elétrico variável produz um campo magnético. Esses dois campos em constantes e recíprocas induções propagam-se no vácuo. Comp. De onda Direção de propagação Campo Magnético ( B ) Campo Elétrico ( E ) Imagem: SuperManu / GNU Free Documentation License

14 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética As ondas eletromagnéticas são ondas transversais. Vale lembrar que ondas transversais são aquelas cuja direção de propagação é perpendicular à direção de vibração. Direção do movimento das partículas Direção de propagação da onda Onda

15 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética A velocidade de propagação, no vácuo, de uma onda eletromagnética é 3.10 8 m/s. A distância entre a Terra e Sol é de aproximadamente 150.000.000 km. A luz do Sol demora aproximadamente 8 minutos até chegar a Terra. Imagem: Carlos Rosa PT / Creative Commons - Atribuição - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada

16 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética É importante tomarmos consciência de que estamos imersos em ondas eletromagnéticas. Iniciando pelo Sol, a maior e mais importante fonte para os seres terrestres, cuja vida depende do calor e da luz recebidos através de ondas eletromagnéticas (1)(1) Imagem: Ascánder / public domain

17 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Vamos lembrar o que é comprimento de onda e frequência! Imagem: Autor desconhecido / GNU Free Documentation License

18 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética O comprimento de onda é a distância entre duas cristas consecutivas ou dois vales consecutivos. = Comprimento de onda Imagem: Parakalo / GNU Free Documentation License

19 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética O número de ciclos feito por um ponto vibrante em sua unidade de tempo chamamos de Frequência. F = n/Δt Quanto maior a frequência maior a energia armazenada na onda e menor o comprimento de onda.

20 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética O espectro visível da luz é uma onda eletromagnética que, ao penetrar em nossos olhos, pode sensibilizar a retina e desencadear o mecanismo da visão. Imagem: NIH en:National Eye Institute / Public domain Imagem: Autor desconhecido / Public domain

21 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética A luz visível possui uma faixa estreita de frequências que se estende aproximadamente de 4,5. 10 14 Hz (vermelho), a 7,5. 10 14 Hz (violeta) capaz de sensibilizar a visão. Essa faixa possui as sete cores fundamentais e podemos relacioná-las em ordem crescente de frequência, como: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

22 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética 1-As radiações cujas frequências estão abaixo de 4,5. 10 14 Hz (luz vermelha) não são capazes de sensibilizar a retina, portanto, são invisíveis ao olho humano. Como, por exemplo, as ondas de TV e os raios infravermelhos Atenção!! 2- As radiações cujas frequências estão acima de 7,5. 10 14 Hz (luz violeta) também não são capazes de sensibilizar a retina, portanto, são invisíveis ao olho humano. Como, por exemplo, os Raios Ultravioleta e os Raios X

23 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Abaixo temos um modelo do espectro eletromagnético completo Imagem: Autor desconhecido / Public domain

24 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Atualmente, a forma de luz visível que causa grande encanto é o LASER. LASER é a junção das letras de “Ligh Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, que em português quer dizer “amplificação da luz por emissão estimulada por radiação”. Imagem: Jeff Keyzer / Creative Commons Attribution 2.0 Generic license Imagem: Autor desconhecido / Public domain

25 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética 1- A luz é monocromática (possui uma única cor); O laser possui características próprias: 2- A luz é coerente (emitida em uma única frequência); 3- A luz é colimada (os raios são quase paralelos); 4-Grande concentração de energia em pequena área. Imagem: ΒΟΥ / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

26 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Em razão dessas características, o laser é muito aplicado nas cirurgias médicas, em pesquisas científicas, e nos leitores de CD e DVD. O laser de dióxido de carbono tem sido muito utilizado na indústria, pois possibilita um processo rápido de corte e solda de materiais. Imagem: Metaveld BV / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Imagem: CMRF Crumlin / Creative Commons Atribuição 2.0 Genérica. Imagem: Vincent1969 / Creative Commons Atribuição 2.5 Genérica

27 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética Tente discutir algumas questões com seu aluno. Exercício ou comparações 1- Leve para sala de aula um apontador laser e uma lâmpada incandescente vermelha. Use as duas fontes de luz e peça aos alunos que diferenciem as duas. 2- Leve um aparelho de som para a sala, ponha um CD para tocar, explicando, assim, a diferença entre a leitura do CD e a propagação do som.

28 Link da Fonte http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2002-08_Westerland_Sundown.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Full_Moon_Luc_Viatour.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/File:Starsinthesky.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torch.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Einzelne_Kerze.JPG http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Light_bulb_icon.svg?uselang=pt-br http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vizual_pokazy_laserowe_1.jpg http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:THE_SETTING_SUN_AND_GLASS_LANTERN,_SYMBOLS_ OF_SOLAR_ENERGY_AND_MANMADE_LIGHTING,_ALONG_THE_OREGON_COAST_NEAR_LINCOLN..._-_NARA_- _555471.tif&page=1 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpine_Strawberry_Plant.jpg Tabela de Imagens

29 Link da Fonte http://en.wikipedia.org/wiki/File:Onde_electromagnetique.svg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Sol_Terra_Lua.JPG http://en.wikipedia.org/wiki/File:The_Sun_with_Prominence.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Onda.png http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Comprimento-de-onda.png http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Human_eye.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_Electromagn%C3%A9tico.JPG http://en.wikipedia.org/wiki/File:Laser_play.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Starfire_Optical_Range_-_three_lasers_into_space.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RGB_laser.jpg Tabela de Imagens

30 Link da Fonte http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CDROM.jpg?uselang=pt-br http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laserkop_van_Amada_FO-4020NT_4kW_industriele_laser.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RW_laser.jpg?uselang=pt-br Tabela de Imagens