Transcript Óptica Física Interferência da luz

FÍSICA
TERCEIRO ANO
Giovani
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.
...






ΔE
ΔB
ΔE
ΔB
ΔE
mov
q
Óptica Física
qmov 
ΔE  ΔB  ΔE  ΔB  ΔE  ...
Onda eletromagnética
Exemplos de ondas eletromagnéticas
•Ondas de rádio AM e FM
•Ondas de TV
•Microondas
•Infravermelho
•Luz visível
•Ultravioleta
•Raio X
•Raio γ (gama)
Os campos E e B são perpendiculares
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=300.000.000m/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.
Óptica Física
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
V=f.λ
Óptica Física
Interferência da luz
Em 1803 Tomas Young realizou uma experiência
que comprovou que a luz sofre interferência.
A luz
proveniente de
uma fonte passa
por duas fendas Fonte
e posteriormente
incide em um
anteparo.
Dupla
fenda
Anteparo
Óptica Física
Interferência da luz
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
interferência da luz é
construtiva
necessário que as
Interferência
ondas estejam em
destrutiva
concordância de fase
(fontes coerentes)
Óptica Física
Polarização da luz
O fenômeno
da polarização
consiste em fazer
a onda vibrar na
direção dos pólos
de um polarizador
e sendo absorvida
nas demais.
Óptica Física
Polarização da luz
A imagem ao lado mostra
duas lentes polaróides
sobrepostas em duas
posições distintas. No
segundo caso tem-se uma
polarização completa da luz.
Somente pode ser polarizada onda
transversal.
Óptica Física
Difração
Difração é o
fenômeno
pelo qual uma
onda é
distorcida por
um obstáculo.
O som contorna o obstáculo!
Óptica Física
Difração da luz
A difração é tanto maior quanto:
 Maior o comprimento de onda
λ
λ
Menor a abertura da fenda
Óptica Física
Difração da luz
 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).
 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.
(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
xd) interferência
e) polarização
(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
xd) transversal
e) mecânica
(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
xd) a largura da fenda tem valor próximo ao do
comprimento de onda da luz
e) a luz está polarizada
Dualidade da luz
Segundo Huygens (1657) a luz era uma onda
que fazia vibrar um meio chamado de “éter
luminífero”.
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.
Efeito fotoelétrico
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
Naquela ocasião Hertz não conseguiu encontrar
nenhuma explicação plausível para tal fenômeno.
Em 1905 Einstein monta um experimento para
entender melhor o efeito fotoelétrico.
Efeito fotoelétrico
Experiência
realizada por Einstein
em 1905
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.
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 transformase em cinética.
Efoton = W + Ec
A energia cinética EC dos elétrons arrancados é:
Ec = h.f - w
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.
Ec
f
-2,28
-4,41
Ec = h.f - w
(UFSM 00) A interferência da luz na experiência de
Young mostra que a luz:
xa) tem comportamento ondulatório
b) tem comportamento de partícula
c) é uma onda longitudinal
d) tem comportamento eletromagnético
e) é composta de fótons
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.
(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)
Solução:
a) apenas I
I
b) apenas II
II  
c) apenas III
III  
xd) apenas I e II
e) I, II e III