ÓPTICA GEOMÉTRICA PAULO SÉRGIO

Transcrição

1 ÓPTICA GEOMÉTRICA PAULO SÉRGIO

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3 Isaac Newton ( ) Defensor da teoria corpuscular da luz. Explicava: a refração e a reflexão da luz a propagação retilínea a formação de sombras

4 LUZ PARTÍCULAS OU ONDAS? Newton acreditava que na refração a luz era atraída pelo meio mais denso, água, vidro, etc. e quanto mais denso o meio maior a atração e, portanto, maior o desvio. Também, para Newton, a velocidade da luz em meios mais densos era maior, assim como ocorre com o som.

5 A Física Newtoniana desenvolveu-se e tornou-se predominante no Século 18. A teoria corpuscular da luz era uma parte fundamental desta Física. A Física newtoniana tornou-se o paradigma da ciência por mais de 200 anos.

6 Thomas Young, em 1801, com a experiência das duas fendas reforça a teoria ondulatória da luz. Descobre os princípios da interferência da luz. Thomas Young I Interferência destrutiva II Interferência construtiva.

7 Experiência de 2 fendas de Thomas Young Projeta-se no anteparo Padrão de interferência construtiva e destrutiva

8 EXPERIMENTO DE YOUNG THOMAS YOUNG ( ) MÉDICO E FÍSICO INGLÊS FIGURAS DE INTERFERÊNCIA ENFATIZAM O CARÁTER ONDULATÓRIO DA LUZ

9 O MELHOR EXEMPLO DE UMA FONTE COERENTE É A LUZ L.A.S.E.R. FIGURA DE INTERFERÊNCIA PARA A LUZ LASER

10 Luz é onda eletromagnética transversal c = λ.f c vácuo = km/s 4,3 x10 14 Hz < f < 7 x Hz

11 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

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13 Hertz descobre o efeito fotoelétrico, em que a luz, quando incide em metais arranca elétrons desses metais. Heinrich Rudolf Hertz

14 EFEITO FOTOELÉTRICO No entanto, a energia com a qual os elétrons saíam não dependia da quantidade de luz. Assim, uma lâmpada vermelha muito intensa não produzia a ejeção de elétrons do metal com mais energia cinética do que uma luz violeta de intensidade mais baixa (no entanto a freqüência da luz violeta é maior que da luz vermelha). Portanto, esse efeito é mais observável com luz violeta e ultravioleta Maior freqüência da luz incidente maior a energia cinética dos fotoelétrons

15 EFEITO FOTOELÉTRICO

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17 Explicação da emissão instantânea dos fotoelétrons no efeito fotoelétrico. Explicável se a luz fosse constituída de partículas que transferissem energia durante as colisões com os elétrons. A teoria ondulatória da luz não explica o efeito fotoelétrico! Pois não estabelece nenhuma relação entre a freqüência de uma onda e a energia que ela transporta.

18 A origem da mecânica quântica Formulou a hipótese do pacote ou quantum de energia. Max Planck A energia não varia continuamente, mas em pacote ou quantum de energia: E = h.f, ou seja, a energia se manifesta em quantidades que são sempre um múltiplo de uma certa quantidade muito pequena, um pacote de energia ou quantum de energia

19 Albert Einstein A teoria fotônica da luz. Em 1905, Einstein explica o Efeito Fotoelétrico. Postula que a luz é composta de partículas de radiação ou pulsos eletromagnéticos chamados fótons E foton = h.f. Fótons não têm massa. Fótons são partículas de energia. Luz é energia pura!

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21 Explicação de Einstein para o Efeito Fotoelérico. Energia do fotoelétron = h.f W W = energia para vencer a barreira de potencial. Depende do material.

22 Afinal, a Luz é Onda ou Partícula? Depende do fenômeno estudado. A luz se comporta como onda ou como partícula. Dessa forma, não se deve dizer o que a luz é, mas sim como ela se comporta. A luz e as demais radiações eletromagnéticas não devem ser descritas por apenas um único modelo teórico. A interferência e difração de luz, por exemplo, só podem ser explicadas pelo modelo ondulatório. Já o efeito fotoelétrico, só pode ser explicado pelo modelo quântico das partículas denominadas fótons. Os dois modelos são necessários e se complementam

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