Aula 4 – Ondas Eletromagnéticas · puntiformes de ondas esféricas secundárias e são fontes...
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Aula 4 – Ondas Eletromagnéticas
Física 4
Ref. Halliday – Volume4
Profa. Keli F. Seidel
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Ótica Geométrica Lei da Reflexão
Lei de Refração (Lei de Snell)
Onde n é o índice de refração e é adimensional.
Profa. Keli F. Seidel
Relembrando ...
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Reflexão Interna Total
Profa. Keli F. Seidel
(ângulo crítico)
O fenômeno de reflexão interna total ocorre somente se n2 < n1
Relembrando ...
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• Dispersão Cromática
Profa. Keli F. Seidel
Reflexão e Refração
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
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Reflexão e Refração
Profa. Keli F. Seidel
• Dispersão Cromática
• Comprimento de onda menor – sofre maior desvio.
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Profa. Keli F. Seidel
...relembrando o espectro visível...
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Profa. Keli F. Seidel
...Onde observamos no nosso dia-a-dia
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 23,5o))
Sol a “pino”!
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Profa. Keli F. Seidel
...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)
http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=756&sid=9
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Profa. Keli F. Seidel
Halliday – edição 8
Exemplo
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É possível uma onda eletromagnética sofrer processo de polarização por reflexão???
- sim ...
...e ainda sobre ondas eletromagnéticas
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Polarização por Reflexão
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Polarização por ReflexãoPlano 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 é parcialmente polarizada;
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Polarização por Reflexão
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Polarização por Reflexão Ângulo de Brewster
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Polarização por Reflexão
Profa. Keli F. Seidel
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
refletida!
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Polarização por Reflexão
Profa. Keli F. Seidel
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.
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Polarização por Reflexão
Profa. Keli F. Seidel
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. (n
água=1,33)
Respostas: a) 53,1o , b) 36,9o, c) B=36,9o e R=53,1o.
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Polarização por Reflexão
Profa. Keli F. Seidel
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 ...
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Aula 4 – Interferência
Física 4
Ref. Halliday – Volume4
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Sumário
Ótica Física – a luz como uma onda;
A Lei de Refração – descrição ondulatório;
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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
Profa. Keli F. Seidel
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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
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IntroduçãoConhecendo 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...
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Um pouco de história....
X
Profa. Keli F. Seidel
C. Huygens - Século XVII J. Maxwell- Século XIX
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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;
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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.
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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.
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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;
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Aula passada vimos que ...
Profa. Keli F. Seidel
• 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???
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Comprimento de onda e índice de refração
Profa. Keli F. Seidel
• Demonstrar ...
...demonstrar...
Qual é a consequência disso?
Qual é a consequência disso?
A frequência da luz é a mesma no vácuo ou no meio material
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DifraçãoVamos 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.
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DifraçãoOndas de água num tanque
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Difração
Profa. Keli F. Seidel
Quanto menor for o obstáculo, mais pronunciada é a difração.Dentro da condição de a
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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?
Profa. Keli F. Seidel
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Difração
Próxima aula …
Descrição quantitativa do efeito de interferência de ondas eletromagnéticas!!!
Profa. Keli F. Seidel