1. NATUREZA DA LUZ MODELO GREGO ~ 500 DC. Coisa que emitida pelo objeto e também pelos olhos. colisão dessa coisa torna visível o objeto

Transcrição

1 A natureza da luz

2 1. NATUREZA DA LUZ MODELO GREGO ~ 500 DC Coisa que emitida pelo objeto e também pelos olhos colisão dessa coisa torna visível o objeto Colisão - estimula a verdeza da folha o nosso olho produz alguma coisa na folha

3 Existe uma relação de causa-efeito na visão? A folha produz alguma coisa em nosso olho e não o contrário. A verdeza da folha pode ser registrada em uma câmera fotográfica e pode ser percebida pelo olho de um inseto. O que acontece primeiro? O verde da folha parece ser um efeito produzido pela luz, no nosso olho ou no olho de um inseto, ou na câmera fotográfica. A rapidez do efeito é um problema!

4 Física Newtoniana ação á distância (sem contato) - instantânea força de contato - atrito, normal Luz - ação á distância A vela emite luz que chega ao olho. Essa luz pode ser desviada por objetos colocados entre o olho e a vela.

5 A ação é instantânea? Quanto tempo a luz emitida pela vela leva para atingir o olho? intervalo de tempo < tempo de reação

6 The first person to prove that light s speed was determine it numerically, was Ole Roemer, in a ser ita, o ciclo de Io pareceria ser menor quando a Terra ments around the year Roemer observed Io, o maior quando os planetas estivessem mais afastados. moons, over a period of several years. Since Io presum Ole Roemer ~ 1650 riação na velocidade orbital aparente de Io, e percebeu same amount of time to complete each orbit of Jupi assa pela frente ou por trás de Júpiter, visto da Terra), thought of as a very distant, very accurate clock. A p estava mais afastadadedeio Júpiter antecipação de curate 7 pendulum clock had recently been invented, so Observação - Luae uma de Júpiter check whether the ratio of the two clocks cycles, ab mos. período orbital de Io ~42,5 h to 1 orbit, stayed exactly constant or changed a little 8 m/s. A mou que ba / velocidade da luz seria de 2x10 An image of Jupiter and of seeing the distant moon was instantaneous, ther (left)do from à incertezaitsnomoon valor Io médio raiothe da Cassini da Terra, reason for the two to get out of step. Even if the spe variaprobe. com a distância entre órbita a Terra e Júpiter os de tempo usando pêndulos. and when the otherfinite, uncovered his lantern, personyou sawmight the light, he that the result would be on expect uncovered his lantern. Galileo was unable cycle to measure lag The earth does not, how relativeany to time the other. that was significant compared to the limitations of human constant distancereflexes. from Jupiter and its moons. Since due the two planets The first person to prove that light s changing speedvalor wasgradually finite, and totovelocidade estimado para da luz:orbital m lightof would make the Io clock appear to ru determine it numerically, was Ole Roemer,speed in a ofseries measure8 Jupiter s planets near each other, and more slowly as t ments around the year Roemer observed Io,drew one of c 2x10 m/s Roemer didthe find a variation in the appare moons, over a period of several years. Sinceincreased. Io presumably took orbits, which caused same amount of time to complete each orbit of Jupiter, it couldio s be eclipses by Jupiter (the mo passedainpractical front of and or behind thought of as a very distant, very accurate clock. ac- Jupiter) to occur about 7 de incerteza? whenfontes thesoearth wascould closest to Jupiter, and 7 minut curate pendulum clock had recently been invented, Roemer farthest. on these measurements, Roemer check whether the ratio of the two clocks was cycles, about Based 42.5 hours speed of light to be approximately m/s, which to 1 orbit, stayed exactly constant or changed a little. If the process c / The earth is moving to8 ballpark compared to modern measurements of 3 10 of seeing the distant moon was instantaneous, there would be no ward Jupiter and Io. Since the reasondistance for the two to da getterra out of taking step. Even if the speed of waslarge experimental error was sure whether thelight fairly Representação esquemática se movendo em is shrinking, it is re os planetas.

7 A propagação da luz e do som estão relacionados a fenômenos ondulatórios Som - variação periódica da pressão no ar velocidade de propagação do som no ar 340 m/s produz oscilações das partículas do meio ao se propagar O Som não se propaga no vácuo!

8 Luz - oscilações de um campo elétrico (E) e um campo magnético (B) comprimento de onda Teoria do eletromagnetismo- Equações de Maxwell A luz é uma onda transversal A luz se propaga no vácuo A velocidade de propagação é 3x10 8 m/s independente do movimento da fonte em relação ao observador

9 2. Interação da luz com a Matéria Absorção Reflexão Refração

10 Absorção da luz Transformação energia luminosa energia térmica processo de aquecimento por absorção processo de aquecimento por condução (contato) Fluxo do calor corpo quente corpo + quente Fluxo do calor corpo quente corpo frio

11 Como enxergamos objetos que não emitem luz? É preciso ter uma fonte de luz para iluminar os objetos!

12 Reflexão da luz Reflexão especula r Superfícies lisas e polidas A imagem formada por reflexão só pode ser vista em determinados ângulos

13 Reflexão Difusa Superfícies irregulares ou rugosas

14 Superfícies irregulares ou rugosas

15 O preto, o branco...e as cores

16 3. Modelos de luz 1. Modelo de raio representação com linhas retas modelo simplificado 2. Modelo de onda comprimento de onda, frequência, velocidade de propagação da onda, polarização dimensões de objetos ou fendas micrometros (10-6 m) 3. Modelo de partícula-onda dimensões nanométricas (10-9 m) Ótica Geométrica Ótica Ondulatória Ótica Quântica

17 Ótica geométrica 1. Modelo de raio representação com linhas retas modelo simplificado Limite de validade?

18 Ótica geométrica Reflexão Refração

19 comprimento de onda Ótica ondulatória Espectro eletromagnético e luz visível 0,75 µm 0,35 µm

20 Ótica ondulatória Difração Interferência fenômenos que acontecem quando a dimensão dos objetos interagindo com a luz são comparáveis ao comprimento de onda da luz ( alguns µm) ondas mecânicas na superfície da água

21 Ótica ondulatória Difração Interferência fenômenos que acontecem quando a dimensão dos objetos interagindo com a luz são comparáveis ao comprimento de onda da luz ( alguns µm)

22 Ótica Quântica 3. Modelo de partícula dimensões de nanometros (10-9 m) transporte de energia obedecem ás leis da mecânica quântica a l u c í t r a p e a Luz é ond The ray model is a generic one. By u path taken by the light, without committi partículasof quewhat se comportam description it is como thatonda is emoving se comporta partícula use the onda nicequesimple raycomo model for most of

23 neste curso I- Ótica Geométrica reflexão em superfícies planas e esféricas refração em superfícies planas e esféricas - miragens, arco- íris instrumentos óticos II- Ótica Ondulatória interferência de duas fontes de luz difração - resolução de instrumentos óticos interferência em fendas múltiplas Aplicações: holografia, interferometria, difração de raios X

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