Física IV Ondas Eletromagnéticas parte 2

Transcrição

1 Física IV Ondas Eletromagnéticas parte 2 Sandro Fonseca de Souza Marcia Begalli IF-UERJ

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15 A lei da refração Definição índice de refração: Nosso caso: ou Lei de Snell

16 2 g A lei da refração 1 e 1 h 1 1 c 2 2 2

17 Verificação A figura abaixo mostra um raio de luz monocromática atravessando um material inicial (a), materiais intermediários (b) e (c) e voltando a atravessar um material a. Coloque os materiais na ordem das velocidades com que a luz se propaga em seu interior, da maior velocidade para a menor. a b c a

18 Comprimento de onda e índice de refração Veloc. varia varia veloc. n E a freqüência? não muda!

19 Teoria Ondulatória da Luz 1 9

20 2 0 Princípio de Huygens Christiaan Huygens ( ), físico holandês, apresentou a primeira teoria ondulatória da luz em 1678; Teoria mais simples que a Teoria de Maxwell (~ 1865), permite a explicação das leis de reflexão e refração em termos de ondas e define índice de refração.

21 2 1 Princípio de Huygens Todos os pontos de uma frente de onda se comportam como fontes pontuais para ondas secundárias. Depois de um intervalo de tempo t, a nova posição da frente onda é dada por uma superfície tangente a estas ondas secundárias. ondas na água

22 ThomasYoung ( ) Físico e médico inglês, estudou a sensibilidade das cores ao olho humano. Propôs a existência de três cones diferentes que têm sensibilidade para as cores vermelho azul e verde: o princípio usado na TV colorida. Em 1800, no trabalho Outlines of Experiments and Enquires Respecting Sound and Light, comparou os modelos de Newton e Huygens dando suporte à interpretação ondulatória. Deu contribuições importantes na teoria da elasticidade (módulo de Young), e na egiptologia. 22

23 Experimento de Young Interferência S1 e S2 são fontes Coerentes e em fase 23

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26 Aplicações Filmes anti-reflexivos para lentes, espelhos dielétricos, filtros de interferência, etc

27 Temos a formação de franjas devido a diferença de percursos (ópticos): Ondas fora de Fase: Interferência Destrutiva Ondas em Fase: Interferência construtiva R é a meia distância entre P e Q. 27

28 Localização das Franjas L >> d δ = r 2 r 1 = dsenθ Franja claras: Int. construtiva δ = mλ; dsenθ = mλ; m = 0, 1, 2,... Franja escuras: Int. destrutivas δ = (m + 1/2)λ; dsenθ = (m + 1/2)λ 28

29 Franjas Claras e Escuras Máximo Central 29

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32 Alguns Exemplos 32

33 Exercícios 33

34 Exercícios e Problemas Em um experimento de Young, a distância entre as fendas é de 100 vezes o valor do comprimento de onda da luz usada para iluminá-las. (a) Qual é a separação angular em radianos entre o máximo de interferência central e o máximo mais próximo? (b) Qual é a distância entre estes máximos se a tela de observação estiver a 50,0 cm de distância das fendas?

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36 Coerência interferência coerência intensidade das franjas Fontes coerentes dif. de fase não varia com t Maioria das fontes parcialmente coerentes (ou incoerentes) Sol: parcialmente coerente Laser: coerente Exp. de Young: 1a. fenda essencial se fonte não coerente

37 Determinação da Intensidade 37

38 Determinação da Intensidade das Franjas de Interferência em Fenda Dupla 38

39 Determinação da Intensidade das Franjas de Interferência em Fenda Dupla 39

40 Determinação da Intensidade das Franjas de Interferência em Fenda Dupla 40

41 Determinação da Intensidade das Franjas de Interferência em Fenda Dupla 41

42 Determinação da Intensidade das Franjas de Interferência em Fenda Dupla 42

43 Determinação da Intensidade das Franjas de Interferência em Fenda Dupla 43

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46 Usando Fasores 46

47 Intensidade das franjas de interferência No ponto P: fonte dif. de fase Se = cte. ondas coerentes

48 Campo elétrico, representação senoidal e fasores

49 Combinando campos: fasores + = E 2 = (ang. ext.)

50 Como: Logo: intens. por apenas 1 fenda Onde: dif. de fase dif. de dist. percorrida

51 Máximos em: Então: Ou: Mínimos em: Ou:

52 I 4I , m máx m mín. 2 1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 L/ Se fontes incoerentes (t) I = 2 I 0 (toda tela) Interferência não cria nem destrói energia luminosa Coerentes ou não I med = 2 I 0

53 + de 2 ondas? Usar fasores!!!

54 Exercício

55 Exercícios e Problemas 36-27P. S 1 e S 2 na Fig são fontes pontuais de ondas eletromagnéticas com um comprimento de onda de 1,00 m. As fontes estão separadas por uma distância d = 4,00 m e as ondas emitidas estão em fase e têm intensidades iguais. (a) Se um detector for deslocado para a direita ao longo do eixo x a partir da fonte S 1, a que distância de S 1 serão detectados os três primeiros máximos de interferência? (b) A intensidade do mínimo mais próximo é exatamente zero? (Sugestão: O que acontece com a intensidade da onda emitida por uma fonte pontual quando nos afastamos da fonte?) S 1 d S 2 x Fig

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