UM ESPECTRO DE ENERGIA RONDA A HUMANIDADE SENAI – 14/04/2011 José Fernando Fragalli Departamento de Física – Udesc/Joinville UM ESPECTRO DE ENERGIA RONDA A HUMANIDADE Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 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 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 1. INTRODUÇÃO A LUZ VISÍVEL – apenas um pedaço do espectro... De todo o espectro eletromagnético, a luz visível é o primeiro contato que o ser humano tem com a radiação. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 1. INTRODUÇÃO LUZ e COR – tudo a ver... A luz é composta de várias cores... Só conseguimos enxergar as cores quando existe luz... Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 1. INTRODUÇÃO Como o ser humano “vê” a luz? O “olhar” do ser humano sobre a luz modificou-se desde as primeiras concepções sobre ela, até os dias atuais. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 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 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Como a ciência vê a luz: idéias filosóficas Em meio ao texto* do De Rerum Natura ele apresenta a idéia filosófica que a luz seria composta de pequenas partículas. Lucrécio (99-55 AC) Frontispício do De Rerum Natura *http://onlinebooks.library.upenn.edu/webbin/gutbook/lookup?num=785. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Como a ciência vê a luz: idéias filosóficas De Rerum Natura é um poema didático, dividido em seis livros. Neste poema Lucrécio proclama a realidade do homem em um Universo sem deuses e tenta libertá-lo de seu temos da morte. Propõe que a substância é eterna, e que os átomos movem-se em um infinito vazio. Por isso, Lucrécio é considerado um atomista, seguidor das idéias de Demócrito. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Primeiras idéias científicas – Newton No Século XVI, uma teoria corpuscular se consolidou como um conjunto de idéias capaz de explicar os fenômenos ópticos conhecidos à época (refração, reflexão e dispersão). Isaac Newton (1643-1727) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Primeiras idéias científicas – Newton Em seu livro Opticks (Óptica) Isaac Newton (1640-1727) discutiu implicitamente a natureza da luz, sem apresentar uma defesa ardorosa de sua teoria. Frontispício do Opticks Sepultura de Isaac Newton – Abadia de Westminster Estátua de Isaac Newton no Trinity College (Cambridge – Londres) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Primeiras idéias científicas – Newton Nos seus trabalhos publicados e não publicados Newton discutiu implicitamente a natureza física da luz, fornecendo alguns argumentos a favor da materialidade da luz. Os trabalhos citados acima são os artigos “Nova Teoria sobre Luz e Cores*, “Hipótese da Luz”, Discurso sobre as Observações” e o livro Opticks. *Silva, C. & Martins R. "Nova teoria sobre luz e cores: uma tradução comentada", Revista Brasileira de Ensino de Física18(4): 313-27, 1996. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Primeiras idéias científicas – Newton Apesar de ser conhecido como o grande defensor da teoria corpuscular, Newton nunca discutiu em detalhes o assunto, sendo sempre cauteloso ao abordá-lo. A razão desse comportamento seria as críticas recebidas sobre o artigo "Nova teoria sobre a luz e cores" de 1672, advindas principalmente de Robert Hooke e Christian Huygens. Robert Hooke (1635-1702) Christian Huygens (1629-1695) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Uma outra idéia sobre a luz – Huygens No Século XVII, Christian Huygens (1629-1695) formulou a teoria que a luz era um fenômeno ondulatório. Em 1678 Huygens escreveu o livro Traitbe de la Lumiaere (Tratado sobre a Luz), no qual argumentou em favor de um modelo ondulatório da luz. Frontispício do Traité de la Lumière Christian Huygens (1629-1695) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Uma outra idéia sobre a luz – Huygens Através do conceito de frentes de onda, esta teoria deu uma nova e mais completa explicação para os fenômenos da reflexão. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Uma outra idéia sobre a luz – Huygens Através do conceito de frentes de onda, esta teoria deu uma nova e mais completa explicação para os fenômenos da refração. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Experimentos Básicos – Grimaldi Francesco Maria Grimaldi (1618-1663) observou os efeitos de difração, mas o significado de suas observações não foi compreendida naquela época. Francesco Grimaldi (1618-1663) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Experimentos Básicos – Grimaldi O resultado de suas observações foi publicado postumamente em 1665 no livro “Physico Mathesis de Lumine, Coloribus, et Iride”. Em português o título do livro é “Teses Físicas da Luz, Cor e Visão”. Frontispício do Physico Mathesis de Lumine, Coloribus et Iride Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Experimentos Básicos – Young No início do Século XIX, Thomas Young (1773-1829) fez alguns experimentos com a luz. Thomas Young (1773-1829) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 2. A NATUREZA DA LUZ – uma visão histórica Experimentos Básicos – Fresnel Augustin Fresnel (1788-1827) também fez alguns experimentos com a luz. Lente de Fresnel na ilha de Kullens – Suécia Augustin Fresnel (1788-1827) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 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 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 3. LUZ – Comportamento Ondulatório Fenômenos ondulatórios: reflexão, refração e polarização Todos os experimentos até agora podem ser compreendidos tratando a luz como tendo comportamento ondulatório. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 3. LUZ – Comportamento Ondulatório Fenômenos ondulatórios: interferência e dispersão Logo, a conclusão a que chegamos é que é possível descrever a luz a partir de um comportamento puramente ondulatório. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 3. LUZ – Comportamento Ondulatório A velocidade da luz em outros meios Em 1850, Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868) descobriu que a luz de deslocava mais rápido no ar do que na água. Este resultado contrariava a teoria corpuscular de Newton. Jean Foucault (1819-1868) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 3. LUZ – Comportamento Ondulatório Definitivamente, a luz se comporta como onda Na segunda metade do Século XIX, James Clerk Maxwell (1831-1879) provou que a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética no espaço equivalia à velocidade de propagação da luz. James Maxwell (1819-1868) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 3. LUZ – Comportamento Ondulatório É mesmo uma onda.... Nas palavras de Maxwell, “a luz é uma “modalidade de energia radiante” que se “propaga” através de ondas eletromagnéticas”. Maxwell apresentou seus resultados no livro “A Treatise on Electricity and Magnetism”, publicado em 1873. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 3. LUZ – Comportamento Ondulatório Produção de Ondas Eletromagnéticas Heinrich Hertz (1857-1894) demonstrou de forma experimental a existência da radiação eletromagnética criando aparelhos emissores e detectores de ondas de rádio. Busto no campus da Universidade de Karlsruhe. Tradução: Neste local descobriu Heinrich Hertz as ondas eletromagnéticas nos anos 1885 — 1889 Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 3. LUZ – Comportamento Ondulatório Produção e Recepção de Ondas Eletromagnéticas Rádio Receptor Oscilador de Hertz Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 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 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular A Descoberta de Hertz Em 1887 Hertz obteve a primeira evidência da relação da luz com fenômenos elétricos. Hertz notou que a centelha elétrica entre o anodo e o catodo acontecia mais facilmente quando o cátodo (o pólo negativo) era exposto à luz ultravioleta. O Efeito Fotoelétrico Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação

A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Resultados melhorados de Hallwachs Em 1888 Wilhelm Ludwig Franz Hallwachs (1859-1822) deu prosseguimento aos experimentos de Hertz. Desenho original no artigo de Hallwachs Wilheim Hallwachs (1850-1920) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação