Física IV. Prática II Clemencia MORA HERRERA. Baseado nos slides do Prof. Sandro Fonseca

Transcrição

1 Física IV Prática II Clemencia MORA HERRERA Baseado nos slides do Prof. Sandro Fonseca 1

2 Aula de Hoje Prática 2: Intensidade Luminosa 2

3 Normas e Datas Atendimento ao estudante: quarta-feira de 14:30-15:30 na sala segunda ou sexta-feira à tarde 3024 A. Presença é obrigatória as aulas de lab. e os alunos somente podem faltar a uma prática. Entrega do gráfico na semana seguinte é obrigatória para contar no fator de presença. A partir da segunda falta a média de lab. será reduzida em 10% Os alunos com menos de 75% de presença serão reprovados por falta. 3

4 site voltou no ar mas está desatualizado!! FisicaExp 4

5 Ondas Eletromagnéticas

6 Ondas Eletromagnéticas Propagação de uma O.E.; Transporte de Energia; Vetor de Pointing; 6

7 Introdução as Ondas Eletromagnéticas Uma onda eletromagnética é um campo eletromagnético (i.e. composto de um campo elétrico e um campo magnético) que oscila e se propaga. Para diferentes frequencias temos distintos tipos de O.E.: ondas de radio, a luz visível, UV, raios-x, etc. 4,3x10 14 freqüencia 7,5x10 14 (Hz) comp. de onda λ "(nm) 7

8 Aplicações das Ondas Eletromagnéticas 8

9 Espectro visível de O.E. Espectro de emissão do sol (Tº=5800 ºK na fotósfera) 9

10 Introdução as Ondas Eletromagnéticas Algumas fontes de ondas eletromagnéticas são: Sol e estrelas; rádio/televisão/celular; microondas; radios cósmicos; seres vivos (infravermelho) e qualquer objeto quente 10

11 Propriedades das O.E. Descrevendo os campos elétricos e magnéticos. E = Em.sen(kx Amplitudes B = Bm.sen(kx t) c= no vácuo todas as O.E. se propagam com a mesma velocidade c. 1 0 µ0 = m/s 11 Em E c= = Bm B velocidade t) frequencia 1! f= = T 2! v= = f k comp. de onda

12 Propriedades das O.E. Os campos E e B são perpendiculares à direção de propagação da onda (onda transversal); O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético; O produto vetorial E x B aponta no sentido de propagação da onda; Os campos variam senoidalmente, com a mesma frequência e estão em fase. 12

13 Transporte de Energia A taxa de transporte de energia por unidade de área por parte de uma onda eletromagnética é descrita por um vetor S, conhecido por vetor de Poynting. 1 S= E µ S = E.B = E µ0 cµ0 B Aponta na direção de propagação Fluxo instantâneo de energia no SI: S= energia/tempo area = instantanea 13 potencia area instantanea W = 2 m Isto só se tivermos o valor da instensidade calibrado nestas unidades!!

14 Transporte de Energia Na prática, a grande utilidade é o valor médio de S, também conhecido como intensidade I da onda. I = Smed para: 1 2 =< S >= <E > cµ0 E = Em.sen(kx t) logo, 1 2 I= < Em.sen2 (kx cµ0 1 < sen x >= t) >= E cµ0 sen x + cos x = Em = 2E 2

15 du Pf = dt I =< S > du/dt I= 4.r2 15

16 Fonte anisotrópica Uma fonte envia ondas através de um feixe que se espalha sob a forma de um cone com seção transversal circular. I = energia / tempo area = du /dt.r 2 I = du/dt (tg ) 2 1 r 2 16 R = rtg

17 Comparando os tipos de fontes constante du/dt I= 4.r2 Tanto para fontes isotrópicas e anisotrópicas temos que: I 1 r2 17 du/dt 1 I= (tg )2 r2 Vamos verificar experimentalmente!

18 Objetivo Determinar a dependência da intensidade luminosa em função da distância entre a fonte luminosa e o detector. I A 1 r 2 18

19 Material Utilizado fonte incandescente de luz fotômetro ponta de prova de fibra óptica banco óptico suporte para a ponta de prova 19

20 Material Utilizado 20

21 Material Utilizado 21

22 Procedimentos 22

23 Procedimentos Calibração de Ponto Zero do Fotômetro: 1. Regule o seletor de sensibilidade do fotômetro (botão sensitivity ) para a maior escala (escala 1000, menor sensibilidade); 2. Retire a fibra ótica do fotômetro e cubra a entrada de luz com um objeto preto; 3. Com a luz da sala apagada, regule o seletor de sensibilidade do fotômetro para a menor escala (escala 0.1, de maior sensibilidade); 4. Ajuste o botão de ajuste do zero ( ZERO ADJUST ) de forma que o ponteiro do fotômetro se posicione em cima do zero da escala.; 5. Depois de realizado o ajuste, gire o seletor de sensibilidade até a escala 1000 e então retire o objeto preto do fotômetro. Determinação da intensidade máxima: Com o detector posicionado na distância mínima, (ou seja, máxima intensidade), regule o seletor de sensibilidade para o maior valor possível, tal que o ponteiro permaneça no máximo da escala (10), utilizando para isso o botão de ajuste de sensibilidade 23

24 Graficar I vs. r e log I vs. log r. Fazer ajuste MMQ no segundo grafico, lembrando que se então I = A r -n com b = log A constante. Resultados log I = b - n log r, Verificar que o valor de n coincide com o esperado pela teoría. 24

25 Resultados Faça dois gráficos: log(i) I log(i) log(r) I r log(r) r Determine através do gráfico o coef. angular e linear, entretanto note que: 1 I A 2 r n I = Ar AQUI é que se faz o ajuste por MMQ!!! Aplicando o logaritmo log(i) = b b = log(a) n log(r)

26 Conclusões 26