Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Aplicações – a célula fotoelétrica
Julius Elster (1854-1920) e Hans Friedrich Geitel (1855-1923) observaram que algumas ligas metálicas produziam o efeito também com luz visível.
A partir desta descoberta, ambos desenvolveram a primeira fotocélula.
Fotomultiplicadora
Célula Fotoelétrica em
miniatura (13x32x20 mm)
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
As conseqüências: o Modelo de Einstein para a Luz
Em 1905, Albert Einstein (1879-1955) apresentou sua teoria para explicar o Efeito Fotoelétrico, mantendo o comportamento corpuscular para a luz.
Albert Einstein (1879- 1955)
Prêmio Nobel de Física em 1921 por “Trabalhos em Física Teórica e, em especial, sobre o efeito fotoelétrico”.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
O Fóton e a Dualidade Onda-Partícula
FÓTON
Característica Ondulatória(Função de Onda)
Característica Corpuscular(Energia)
hE
txkBitxB
txkEtxE
P
P
cosˆˆ,
cosˆ,
0
0
+
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Outros efeitos corpusculares da luz – Efeito Compton
Prêmio Nobel de Física em 1927 - Descoberta do efeito que leva o seu nome - Efeito Compton.
Arthur Holly Compton
(1892-1962)
Em 1923, Arthur Holly Compton (1892-1962), na Universidade Washington, em Saint Louis, fez com que um feixe de Raios X, de comprimento de onda λ, incidisse sobre um alvo de grafite T.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Paul Adrian Maurice Dirac
1902- 1984
A anti-matéria foi proposta por Paul Adrian Maurice Dirac (1902-1984).
O conceito por trás do processo conhecido como produção de pares é a existência da anti-matéria.
Para termos uma leve idéia da capacidade intelectual de Dirac, basta a informação que ele se formou em engenharia (1921) e em matemática (1923).
Outros efeitos corpusculares da luz – Produção de pares
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
A Determinação Experimental da Existência do Pósitron
A partir das previsões feitas por Dirac, muitos pesquisadores experimentais se dedicaram na tentativa de encontrar o PÓSITRON.
O primeiro a obter sucesso nesta empreitada foi Carl David Anderson (1905-1991).
Carl David Anderson 1905- 1991
Carl David Anderson, Prêmio Nobel de 1936, “pela descoberta do pósitron”.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
A Determinação Experimental da Existência do Pósitron
Abaixo mostramos uma fotografia feita também por Anderson no topo de uma montanha do Colorado (USA).
A fotografia mostra a criação de um chuveiro de 3 pares de elétrons e pósitrons.
A criação destes pares elétrons-pósitrons foi obtida a partir de raios cósmicos.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
A produção de pares ocorre somente quando fótons passam próximos a núcleos de elevado número atômico.
O Fenômeno da Produção de Pares: o processo
Nesse caso, a radiação interage com o núcleo e desaparece, dando origem a um par elétron-pósitron.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção e Aniquilação de Pares: aplicações – tomografia por emissão de pósitrons
Abaixo mostramos um esquema de funcionamento de um tomógrafo por emissão de pósitrons – PET (Positron Emission Tomography), ao lado de um exemplo desta tomografia.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Foi Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) quem, em 8 de Novembro de 1895, descobriu e batizou os Raios-X, além de ter feito a primeira radiografia da História.
Radiografia da mão da esposa de Röntgen, Anna Bertha Ludwig.
Wilhelm Röntegen 1845- 1923
Outros efeitos corpusculares da luz – Produção de Raios-X
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X: um pouco de história
Isto indicava que a energia atravessava facilmente os objetos, e se comportava como a luz visível.
Após exaustivas experiências com objetos inanimados, Röntgen resolveu pedir para sua esposa pôr a mão entre o dispositivo e o papel fotográfico.
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X: descoberta dos efeitos danosos
Já em 1896 com a descoberta dos Raios-X, Röntgen descobriu que isso sem proteção causava vermelhidão da pele, ulcerações e empolamento dos tecidos vivos.
Em casos mais graves de exposição este efeito poderá causar sérias lesões cancerígenas, morte das células e leucemia.
A exposição excessiva aos Raios-X fez Röntgen morrer em 1923.
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X – um pouco de história
Röntgen foi o primeiro ganhador do Prêmio Nobel de Física, exatamente pela descoberta dos Raios-X.
Wilhelm Röntegen 1845- 1923
Wilhelm Röntgen, Prêmio Nobel de 1901, “pela descoberta dos Raios-X”.
Röntgen publicou o artigo original sobre os Raios-X 50 dias depois de sua descoberta.
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X
Estes elétrons são acelerados por uma grande diferença de potencial e atingem o ânodo.
O tubo possui um cátodo incandescente que gera um fluxo de elétrons de alta energia.
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X
Ao serem acelerados, os elétrons ganham energia e são direcionados contra um alvo (ânodo).
Ao atingir o alvo (ânodo), os elétrons são bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleração.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X
A brusca desaceleração de uma carga elétrica gera a emissão de um pulso de radiação eletromagnética.
A este efeito dá-se o nome de Bremsstrahlung, que em português significa radiação de freamento.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X
Abaixo mostramos o esquema experimental para produção de Raios-X.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X: exemplo de um espectro contínuo
Abaixo mostramos o espectro de emissão de Raios-X usando alvo fixo de tungstênio.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Produção de Raios-X: exemplo de emissão de linhas
Abaixo mostramos o espectro característico de emissão de Raios-X usando alvo de molibdênio.
As linhas Kalfa e Kbeta são devidas ao ânodo de molibdênio.
Estas linhas são tipicamente monocromáticas, e são usadas quando se deseja incidir um comprimento de onda específico sobre a matéria.
K: = 0,0707 nm K: = 0,0631 nm
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
4. LUZ – Comportamento Corpuscular
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
1. Introdução
2. A Natureza da Luz
3. Luz – Comportamento Ondulatório
4. Luz – Comportamento Corpuscular
5. O Espectro da Radiação Eletromagnética
6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral
7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Propriedades da Onda Eletromagnética
5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
A onda eletromagnética é caracterizada por quatro propriedades:
a) Amplitude
b) Comprimento de Onda ou Freqüência
c) Velocidade
d) Fase
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Amplitude
5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
A amplitude está associada à potência.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Comprimento de Onda
5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
O comprimento de onda está associado à energia.
ch
fhE
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Velocidade
5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
A onda eletromagnética, quando se propaga no vácuo, viaja à velocidade da luz c = 3,0108 m/s.
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Espectro Eletromagnético
5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Espectro Eletromagnético
5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
1. Introdução
2. A Natureza da Luz
3. Luz – Comportamento Ondulatório
4. Luz – Comportamento Corpuscular
5. O Espectro da Radiação Eletromagnética
6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral
7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Espectro Eletromagnético
6. APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
1. Introdução
2. A Natureza da Luz
3. Luz – Comportamento Ondulatório
4. Luz – Comportamento Corpuscular
5. O Espectro da Radiação Eletromagnética
6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral
7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
Espectro Eletromagnético
A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
7. APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Top Related