Modernidade no Ensino e Aprendizagem de Física Profa Marisa Almeida Cavalcante

Objetivos Contribuir na instrumentalização dos professores adaptada e adequada à escola brasileira integrada a novas tecnologias e que permita tratar conceitos e instrumentos contemporâneos relacionados no ensino e aprendizagem de Física.

Instrumentalização Experimentos reais Experimentos virtuais simuladores Recursos da web 2.0 Planilhas compartilhadas Roteiros com links Atividades corrigidas blogs Redes sociais Formulários Metodologia e Recursos vídeos

Módulos Física Moderna Aquisição de dados (entrada de microfone)

Avaliação  Relatórios e atividades desenvolvidas  Desenvolvimento de uma atividade para aplicação na escola: Plano de aula ( referencia para outros professores) Blog para postagem do material (vídeos, simuladores, resumos teóricos, links para temas correlacionados,..etc) Roteiro de atividade para os estudantes

Módulo 1 Física Moderna

Experimentos que serão desenvolvidos Observação de espectros e determinação de comprimentos de onda utilizando CDs como redes de difração Determinação da largura de emissão de LEDs Determinação da ordem de grandeza da constante de Planck Características ressonantes dos LEDs como sensores de radiação Transmissão e recepção de sinais wireless, exemplo“ radio laser”

Alguns conteúdos que podem ser tratados com estes experimentos Modelos atômicos Quantização de energia Características dos semicondutores Conversão de energia luminosa em energia elétrica - sustentabilidade Natureza dual da matéria – nascimento da mecânica quântica Evoluções do pensamento cientifico

Modelos atômicos EspectroscopiaRede de difração Ótica física Comportamento Ondulatório Dualidade Comportamento corpuscular (EFE) Correlação entre os conteúdos e experimentos

Física Moderna Experimental Marisa Almeida Cavalcante e Cristiane R. C. Tavolaro Editora Manole - 2ª edição 2007 Blog do livro

Algumas Imagens………… Ir ao Blog Você “pegaria” esta onda? Off-line Comportamento Ondulatório

O que diferencia um comportamento corpuscular de um comportamento ondulatório? Comportamento Ondulatório

Ondas Eletromagnéticas Clique aqui para ver a animação Off-line

AMALDI, U., Imagens da Física, São Paulo, Scipione, Ver figura zoom

Propriedades básicas Ondas transversais x y Vibrações em y, com uma dada freqüência (  ) Amplitude de vibração Emissor Receptor Comprimento de onda Para ondas transversais em cordas com uma dada densidade linear d (massa/ unidade de comprimento), velocidade de propagação v, freqüência angular w e amplitude A temos : Intensidade I prop a Amplitude ao quadrado, portanto A Energia carregada por uma onda é proporcional ao quadrado da sua amplitude

Interferência evidenciando o comportamento ondulatório 2 Ondas Princípio de Superposição SIMULAÇÃO Soma de ondas com mesma freqüência, fase diferentes e fixas : Interferência construtiva e destrutiva quando fase =pi ou 2pi. Fases variáveis e velocidades diferentes - padrão não estacionário - não se observa interferência. Off-line

Interferências de fendas duplas Thomas Young

Simulação interferências fontes esféricas Off-line Opcao2Opcao2 link on-line Off-line

O 1.o máximo ( N=1 ) se encontra desviado de um ângulo . A lei de interferência de Young: N = d sen  X

Atividade E1- Interferência Link para atividade E1 interferencia.html

Difração Francesco Grimaldi – 1600 Evidenciando o comportamento Ondulatório

Para ver um vídeo com cuba de ondas clique aqui

Formulação matemática da difração e do princípio de Fresnel-Huygens Embora a teoria de Fresnel-Kirchoff seja uma teoria escalar, ela descreve com grande exatidão o espectro angular experimental de difração de diversos objetos Teoria Vetorial rigorosa utilizando as Equações de Maxwell e condições de contorno – problema difícil do ponto de vista matemático e só foi feita em Kirchoff/1894 Sommerfeld

Exemplos de difração em aberturas Fenda d x F

Simulação onlineSimulação online link Off-linelink Off-line

Círculo 2R w

Retângulo a b

Difração de Fraunhofer – fendas duplas e paralelas

Rede de Difração ou arranjo de fendas: d Supondo M fendas  dsen  = N Ponto de Maximo Para 8 fendas Poder de resolução M.. Número de sulcos total da rede N..Ordem espectral Ordem espectral

O que ocorre para a incidencia de dois comprimentos de onda diferentes (duas cores) ? Temos um ponto de Maximo para cada comprimento de onda

Foto-detector I Espectrometria ou Espectrofotometria d sen(  ) = N

Link para o simulador online

Atividade E2- Rede de difração e simuladores: Link para a atividade E2 simulacao-interferencia.html

CD como rede de difração Análise quantitativa de espectros

E o como é um CD? Ranhuras ou pequenas fendas (pits) Em media temos cerca de 625 fendas em cada milímetro! Camada refletora

Algumas imagens Largura do “pit” (buraco) = 500 a 600nm Profundidade do pit = 100 a 150 nm Distancia entre eles =1,6  m

Observe o que ocorre..

Como o feixe vê o menor “pit”

Análise quantitativa de espectros 1º passo – obtendo uma rede por transmissão Veja detalhes da montagem clicando nos links abaixo: Retirando a superfície refletora Determinando a distancia entre os sulcos

Análise quantitativa de espectros 2º Passo Determinando a distancia entre os sulcos do CD

Análise quantitativa de espectros 2º passo – fonte de luz, colimação e projeção do espectro. Fenda Variar a posição da lupa até focar a fenda na tela Fenda projetada na tela Clique aqui para ver o vídeo

Análise quantitativa de espectros 3º passo – Dispondo o CD para obtenção do espectro CD D X D  N = d sen  d=1/600 mm Clique aqui para ver o vídeo

Roteiro R1: Espectro com CD Link para o roteiro com-cd.html

Complementos

Análise quantitativa de espectros Espectróscopio manual Para ver o vídeo clique aqui

Determinação do número de sulcos/mm de um CD por reflexão N  = d sen  d.... distância entre os sulcos da rede N... ordem espectral = 1 D... distância da tela à rede X.... desvio observado na régua para o feixe de laser na 1.a ordem espectral. tela N=2 D  X N=1 Caneta laser CD Clique para ver a montagem e o artigo clique aqui para ver o vídeo

Espectro continuo com CD – Por reflexão Veja o video clicando aqui

Ir ao blog para ver detalhes desta montagem Marisa Cavalcante -

Observação espectros discretos Lanterna fluorescente