Fenómenos Ondulatórios

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1 Fenómenos Ondulatórios

2 Fenómenos Ondulatórios a) Reflexão b) Refração c) Absorção Reflexão da onda: a onda é devolvida para o primeiro meio. Transmissão da onda: a onda continua a propagar-se no segundo meio e este diz-se transparente a essa onda, ou seja, deixa-se atravessar por ela. Absorção da onda: o segundo meio absorve a onda e diz-se opaco a essa onda.

3 Reflexão Ondas Eletromagnéticas

4 Reflexão do som ao bater numa Ondas mecânicas parede

5 Reflexão de ondas mecânicas e eletromagnéticas O sonar funciona com base na reflexão de ultrassons em obstáculos. A sonda espacial Mars Express está equipada com radar. O radar funciona com base na reflexão de ondas eletromagnéticas em obstáculos.

6 Leis das reflexão 1. O raio incidente (i), a normal à superfície no ponto de incidência (n) e o raio refletido (r) estão no mesmo plano. 2. O ângulo de incidência, α, e o ângulo de reflexão, β, são iguais.

7 Reflexão difusa ou difusão da luz

8 Reflexão Na reflexão especular, raios luminosos paralelos incidentes refletem-se originando raios refletidos paralelos. A imagem só é vista na direção dos raios refletidos. Na reflexão difusa, raios luminosos paralelos incidentes refletem-se originando raios refletidos que se espalham em várias direções. A imagem é vista de muitos sítios, tantos quantos forem atingidos pelos raios refletidos. Os dois fenómenos ocorrem sempre em simultâneo, predominando um sobre o outro consoante o polimento das superfícies. Por exemplo, a superfície de um livro deve ser pouco polida para que predomine a reflexão difusa.

9 O estetoscópio é um instrumento de diagnóstico médico que tira partido das múltiplas reflexões do som nas paredes interiores de um tubo. A reflexão está na origem de sistemas de localização naturais ou artificiais. Os morcegos, baleias e golfinhos orientam-se utilizando a ecolocalização: emitem ultrassons que incidem em obstáculos sendo refletidos por estes. O sonar funciona com base na reflexão de ultrassons em obstáculos.

10 Refração da luz A refração é um fenómeno ótico. Ocorre quando a luz atravessa a superfície de separação de dois meios óticos diferentes. ar água Os raios luminosos ao passarem de um meio ótico para outro meio diferente, mudam de direção.

11 Refração da luz ângulo de incidência ar vidro normal ângulo de refração

12 Refração da luz Quando um raio luminoso passa: ar vidro normal ângulo de incidência > ângulo de refração se a luz passa de um meio de maior velocidade para um meio de menor velocidade, o raio refratado aproxima-se da normal.

13 Refração da luz Quando um raio luminoso passa: água ar normal ângulo de incidência < ângulo de refração se a luz passa de um meio de menor velocidade para um meio de maior velocidade, o raio refratado afasta-se da normal.

14 Refração da luz Quando a luz incide perpendicularmente à superfície: ar vidro Muda de velocidade Não muda de direção

15 Refração da luz Na refração, a frequência não se altera, mas altera-se a velocidade e o comprimento de onda.

16 Refração da luz A velocidade de propagação da luz no vazio é de km/s. A velocidade de propagação da luz depende do meio: velocidade na água: km/s velocidade no vidro: km/s Este fenómeno ótico ocorre quando uma onda, que se propaga num determinado meio, é transmitida para outro meio onde se propaga com velocidade diferente.

17 Os objetos imersos em água aparentam estar mais próximos devido à refração da luz

18 Índice de refração absoluto: é uma medida da refringência de um meio material (símbolo n). n c v n ar, vácuo 1 O índice de refração absoluto de qualquer material é sempre n 1

19

20 Um raio de luz aproxima-se da normal ao passar do ar para a água (à esquerda) e afasta-se da normal ao passar da água para o ar (à direita). Índices de refração no vidro para várias luzes monocromáticas.

21 Reflexão total da luz Já vimos que a luz quando passa do vidro para o ar, por exemplo, sofre refração. Se o ângulo de incidência for inferior a 42º, ocorre, ao mesmo tempo, a reflexão e a refração da Luz. ar vidro

22 Reflexão total da luz O ângulo de incidência para o qual corresponde um ângulo de refração de 90º chama-se ângulo limite. Para o vidro, por exemplo, esse valor é de 42º. ar vidro raio refractado 42º Se o ângulo de incidência for igual a 42º, a amplitude do ângulo de refração é de 90º.

23 Reflexão total da luz Se o ângulo de incidência for superior ao ângulo limite (a 42º, no caso do vidro) ocorre, apenas, a reflexão da Luz. Designa-se por REFLEXÃO TOTAL da LUZ. ar vidro Reflexão total >42º

24 Refração da Luz: Leis 1 a Lei da Refração: O raio incidente, o raio refratado e a normal pertencem ao mesmo plano. 2 a Lei da Refração: Raio Incidente i Normal Meio 1: n 1 Superfície Lei de Snell-Descartes Meio 2: sen i.n 1 = sen r.n 2 r n 2 Raio Refratado

25 V= km/s V= km/s V= km/s Quanto mais refringente mais próximo da normal.

26 Reflexão total da luz Ocorre quando deixa de existir refração da luz. Ocorre para ângulos de incidência superiores ao ângulo limite, cujo valor é tal que quando a luz passa do meio 1 para o meio 2. Só ocorre se a luz provier de um meio com maior índice de refração (mais refringente), por exemplo, da água (ou vidro) para o ar, ou seja, se n1 > n2.

27 Reflexão total da luz O fenómeno de reflexão total da luz ocorre quando a luz passa de um meio ótico onde se propaga a menor velocidade para outro onde se propaga com maior velocidade, com um ângulo de incidência superior ao ângulo limite. Ao ângulo limite corresponde a um ângulo de refração igual a 90º. Nota que o ângulo limite é diferente consoante os meios óticos em causa.

28 Fibras ópticas As fibras óticas são fibras (fios) de vidro ou de plástico transparente, muito flexíveis e finas (por vezes mais finas do que um cabelo humano), em que a luz se propaga através de sucessivas reflexões totais.

29 As fibras óticas permitem criar efeitos visuais de que se pode tirar partido em decoração.

30 Esquema de uma fibra ótica. A fig. mostra o esquema de uma fibra ótica. É composta por um material cilíndrico central de vidro (cujo índice de refração é 1,6), por um revestimento (cujo índice de refração é 1,5) e por uma proteção exterior. Quais devem ser os ângulos de incidência para que ocorra reflexão total?

31 Todas as ondas sofrem fenómenos de reflexão, absorção, refração, reflexão total e difração.

32 Lei da conservação da energia Num filtro vermelho, as radiações azuis e verdes são praticamente absorvidas.

33 Dispersão da luz À decomposição da luz policromática nas componentes monocromáticas chama-se dispersão da luz.

34 Difração de ondas Difração de ondas. As setas indicam o sentido da propagação das ondas. Este fenómeno só ocorre porque os obstáculos ou orifícios que encontrem têm um comprimento que é da ordem de grandeza do seu comprimento de onda. Ou seja, se d for o comprimento do orifício ou do obstáculo e λ o comprimento de onda, só haverá difração se d = λ.

35

36 A radiação eletromagnética de frequência superior a Hz tem poder ionizante o que significa que, ao penetrar na matéria, pode ionizar átomos e moléculas. Mas tal não acontece com as radiações eletromagnéticas de frequências inferiores, como a luz visível. As comunicações com ondas eletromagnéticas utilizam frequências desde o quilohertz (~10 3 Hz) até às centenas de gigahertz (~10 11 Hz), ou seja, radiações que não ionizam a matéria. É por isso que podemos «conviver» com a radiação emitida pelas antenas de televisão, de telemóveis, etc., sem grandes riscos para a nossa saúde.

37 A comunicação por ondas eletromagnéticas faz-se sobretudo na banda das ondas de rádio e micro-ondas. Por acordos internacionais, o intervalo das frequências utilizado nas comunicações foi dividido, um tanto arbitrariamente, em bandas que são conhecidas pelas iniciais das palavras em língua inglesa.

38 Os satélites recebem e emitem feixes de micro-ondas.

39 FIM

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