Aula 4 Ondas Eletromagnéticas

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Nelson Angelim Lemos
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1 Aula 4 Ondas Eletromagnéticas Física 4 Ref. Halliday Volume4

2 Relembrando... Ótica Geométrica Lei da Reflexão Lei de Refração (Lei de Snell) Onde n é o índice de refração e é adimensional.

3 Relembrando... Reflexão Interna Total (ângulo crítico) O fenômeno de reflexão interna total ocorre somente se n2 < n1

4 Reflexão e Refração Dispersão Cromática O índice de refração n para a luz em qualquer meio (exceto o vácuo), depende do comprimento de onda. Esse espalhamento de luz é conhecido como Dispersão Cromática

5 Reflexão e Refração Dispersão Cromática Comprimento de onda menor sofre maior desvio.

6 ...relembrando o espectro visível...

7 ...Onde observamos no nosso dia-a-dia Sol a pino! Figura meramente ilustrativa sobre o fenômeno onde observamos o céu avermelhado durante o por do Sol. (Desconsidere a posição do Sol em relação à Terra, pois esta está errada! (está maior que 23,5 o))

de distância (por exemplo, próximo ao chão /à areia no deserto)

8 ...Onde observamos no nosso dia-a-dia E quando o índice de refração muda muito (significativamente) há pequenos intervalos de distância (por exemplo, próximo ao chão /à areia no deserto)

9 Exemplo Halliday edição 8

10 ...e ainda sobre ondas eletromagnéticas É possível uma onda eletromagnética sofrer processo de polarização por reflexão??? - sim...

11 Polarização por Reflexão Polarização por Reflexão Plano de incidência plano onde encontram-se o raio incidente e o raio refletido; Para uma situação bem específica que é descrita por Brewster, temos: A luz refletida é totalmente polarizada; A luz refratada parcialmente polarizada; é

12 Polarização por Reflexão Polarização por Reflexão Ângulo de Brewster

13 Polarização por Reflexão Polarização por Reflexão Ângulo de Brewster Obs.: Se o ângulo de incidência for diferente do ângulo de Brewster, o resultado é que ocorrerá uma polarização parcial dos raios refletidos desta onda eletromagnética Profa. Keli F. Seidel refletida!

14 Polarização por Reflexão Polarização por Reflexão APLICAÇÕES A luz polarizada por reflexão (chão horizontal e plano ) possui polarização em sua grande maioria na horizontal;???

15 Polarização por Reflexão Polarização por Reflexão APLICAÇÕES A luz polarizada por reflexão (chão horizontal) possui polarização em sua grande maioria na horizontal; -Óculos de Sol possui lentes com eixo de polarização na vertical, de modo que a maior parte da luz refletida por polarização horizontal não atinja os olhos. Mesmo se a luz for não-polarizada, o óculos reduz em cerca de 50% a intensidade que incide sobre suas lentes.

16 Polarização por Reflexão Exemplo 33.6 (Livro Sears 12 edição) A luz solar se reflete na superfície lisa de uma piscina em que não há ninguém. a) Qual é o ângulo de reflexão para que a luz refletida seja completamente polarizada? b) Qual é o ângulo de refração correspondente para a luz refratada na água? c) Durante a noite uma lâmpada no fundo da piscina permanece acesa. Refaça os itens (a) e (b) para a luz incidente a partir de baixo na superfície lisa da piscina. (nágua=1,33) Respostas: a) 53,1o, b) 36,9o, c) B=36,9o e R=53,1o.

17 Polarização por Reflexão Capítulo sobre Ondas Eletromagnéticas - Descrição qualitativa, - Formalismo matemático, - Aproximação para ótica geométrica, -Fenômenos descritos pela ótica geométrica e pela ótica ondulatória;...outros fenômenos podem ser descritos quando se leva o caráter ondulatório em consideração: - Interferência -Difração...

18 Aula 4 Interferência Física 4 Ref. Halliday Volume4

19 Sumário Ótica Física a luz como uma onda; A Lei de Refração descrição ondulatório;

20 Introdução O fenômeno de interferência talvez seja a melhor evidência aos nossos olhos de que a luz é uma onda; Em nosso dia-a-dia, onde observamos fenômenos de interferência? -numa bolha de sabão, numa mancha de óleo na superfície da água, nas plumas de um pavão, nas asas da borboleta Morpho, etc

Introdução -Isso ocorre porque as ondas interferem entre si e combinam-se intensificando ou suprimindo certas cores do espectro de luz incidente.

21 Introdução -Isso ocorre porque as ondas interferem entre si e combinam-se intensificando ou suprimindo certas cores do espectro de luz incidente. Veremos que isso é consequência da interferência construtiva e destrutiva da luz refletida nas superfícies superior e inferior de uma película fina. -Uma boa comparação

22 Introdução Conhecendo as propriedades deste fenômeno é possível, por exemplo: - construir películas finas (filmes finos), por exemplo, para diminuir a luz refletida por interferência destrutiva (lembre-se que no capítulo anterior vimos como fazer isso (diminuir a intensidade da luz) baseando-se no fenômeno de polarização. Agora mostraremos que também é possível através do fenômeno de interferência.); - Construir películas que tenham alto poder de reflexão do infravermelho (reflete o comprimento de onda que faz gerar calor); - Etc, etc, etc...

23 Um pouco de história... X C. Huygens - Século XVII J. Maxwell- Século XIX

24 Um pouco de história... Huygens foi a primeira pessoa a apresentar uma teoria ondulatória convincente para a luz A Teoria Ondulatória de Huygens baseia-se numa construção geométrica que permite prever a posição da frente de onda, num instante no futuro, caso seja conhecida a posição atual;

25 Comportamento ondulatório da luz Princípio de Huygens Todos os pontos de uma frente de onda devem ser considerados como fontes puntiformes de ondas esféricas secundárias e são fontes pontuais de ondas secundárias; Depois de um certo tempo t, a nova posição da frente de onda é a superfície que tangencia essas ondas secundárias.

26 Comportamento ondulatório da luz Lei da Refração descrita através do Princípio de Huygens Com essa descrição ele conseguiu chegar ao mesmo resultado da Lei de Snell!!! Considere essa luz monocromática.

27 Comportamento ondulatório da luz Lei da Refração descrita através do Princípio de Huygens Com essa descrição ele conseguiu chegar ao mesmo resultado da Lei de Snell!!! Comprovar! Supondo v2 < v1;

28 Aula passada vimos que... Dispersão Cromática O comprimento de onda da luz depende do meio de propagação em que se encontra a onda eletromagnética; Porém, a frequência não depende do meio de propagação em que se encontra a onda eletromagnética; Porque???

29 Comprimento de onda e índice de refração Demonstrar... Qual é a consequência disso?...demonstrar... Qual é a consequência disso? A frequência da luz é a mesma no vácuo ou no meio material

30 Difração Vamos falar sobre o experimento que comprovou que a luz era uma onda; Para compreendermos o fenômeno de interferência (em especial deste experimento) de duas ou mais ondas que se combinam, precisamos primeiro compreender o fenômeno de difração de ondas (mais detalhes serão vistos no capítulo seguinte); A Difração ocorre quando uma onda incide sobre um obstáculo que possui dimensões comparáveis ao comprimento de onda (a ), e se espalham na região da abertura; onde a é a dimensão do obstáculo.

31 Difração Ondas de água num tanque

32 Difração Quanto menor for o obstáculo, mais pronunciada é a difração. Dentro da condição de a

33 Difração Nesse instante já podemos perceber que há limitações da ótica geométrica, quanto queremos descrever o caráter ondulatório da luz, por considerar o feixe de luz como um raio se deslocando em linha reta. A ótica geométrica só é válida se pudermos desprezar o fenômeno de difração*. Mas qual(is) detalhe(s) que justifica(m) esta afirmação?

34 Difração Próxima aula Descrição quantitativa do efeito de interferência de ondas eletromagnéticas!!!

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