Luz e radiação eletromagnética

Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 3ª Série
Luz e Radiação Eletromagnética
Física, 3º Ano
Luz e Radiação Eletromagnética
LUZ
Há tempos que o homem se preocupa com a luz e com a escuridão. A
princípio, as únicas fontes de luz conhecidas eram o Sol, a Lua e as
estrelas.
Imagem: Magnus Manske / Creative
Commons Attribution 1.0 Generic license.
Imagem: Luc Viatour /
www.Lucnix.be / Creative
Commons Attribution-Share Alike
3.0 Unported license.
Imagem: ESA /Hubble / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.
Imagem: Sledzik1984 /
GNU Free Documentation
License
Imagem: Elembis / Domínio
público
Imagem: David Falconer / United States
Public domain
Imagem: 4028mdk09 / Creative
Commons Attribution-Share Alike
3.0 Unported license
Imagem: Panther40k / Creative
Commons Attribution 2.0 Germany
license.
Física, 3º Ano
Luz e Radiação Eletromagnética
Com o surgimento do fogo, formas não naturais começam a ser
usadas, tais como: as tochas , velas e lamparinas. Posteriormente,
surgem as lâmpadas e o laser.
Física, 3º Ano
Luz e Radiação Eletromagnética
A vida na Terra está baseada na presença da luz, sem ela seria
impossível a sobrevivência do homem em nosso planeta.
As plantas precisam da Luz para que ocorra
a fotossíntese e, consequetemente, a
produção de oxigênio
Imagem: Mobentec / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported license
As brisas e ventos são formados pelo
aquecimento do ar.
Imagem: Christian Frausto Bernal / Creative Commons
Attribution-Share Alike 2.0 Generic license.
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Luz e Radiação Eletromagnética
Para os filósofos gregos da antiguidade, que tinham uma visão atomística das
coisas, a luz seria formada de pequenas partículas( átomos ) que se soltavam dos
objetos penetrando em nossos olhos possibilitando a visão. As partículas de luz
seriam uma espécie de miniatura dos objetos que saiam em todas as direções,
essas partículas receberam o nome de simulacros ou eidola.
Imagem: Autor Desconhecido / Public
domain
Imagem: Micky Zlimen /
Creative Commons AttributionShare Alike 2.0 Generic
license.
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Luz e Radiação Eletromagnética
Já para a escola pitagórica , existia em cada um de nós um espécie de fogo
interior que emitiria, através dos olhos, raios luminosos em direção ao
objeto sendo refletido por ele e retornando ao nossos olhos. Esses raios
de luz receberam o nome de quid.
Imagem: Nadir Hashmi / CC BY-NC-ND 2.0)
Imagem: Autor Desconhecido / Public
domain
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Luz e Radiação Eletromagnética
A ideia que se tem hoje de Luz teve origem no pensamento de filósofos
árabes que diziam que a luz tinha existência própria. Ela não dependia
do objeto nem do olho humano.
A luz dependeria da fonte luminosa
1- Fonte que emite luz( Fontes Luminosas)
Imagem: Rrinsindika / Creative Commons AtribuiçãoPartilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported.
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Luz e Radiação Eletromagnética
Imagem: Wurzelgnohm / Creative
Commons CC0 1.0 Universal Public
Domain Dedication.
2- Fonte que desviam a luz ( objetos Iluminados)
Mas o que realmente será a luz e de que ela é formada?
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Luz e Radiação Eletromagnética
Isaac Newton desenvolveu sua teoria baseada no fato da luz
ser composta por partículas pequeninas que não poderiam
ser vistas em sua unidade. Ele chamou essas partículas de
corpúsculos de luz.
A luz branca, que vinha do Sol, seria formada por diferentes corpúsculos
de cores diferentes que, ao atravessarem um prisma, seriam desviados por
forças diferentes separando-as .
Imagem: Suidroot / GNU Free Documentation
License
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Luz e Radiação Eletromagnética
Durante o século XVII, um contemporâneo de Isaac Newton,
Huygens, observou que dois feixes de luz, ao se cruzarem, não
sofriam desvios. Mas, se a luz era formada de partículas, como é
que elas não sofriam colisões durante o cruzamento dos seus
feixes?
Para explicar este fato, Huygens propôs que a luz seria constituída de
perturbações do meio entre a fonte e o observador. A luz seria então uma onda.
Imagem: Yoyokits / domínio público
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Chegamos então ao conceito contemporâneo de Luz;
A Luz é uma energia radiante que causa a sensação de visão.
Fonte de luz
Objeto Iluminado
Imagens: Clip Art´s do próprio Power Point.
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Luz e Radiação Eletromagnética
Mas o que vem a ser energia radiante? Energia Radiante são ondas
eletromagnéticas.
Imagem: G. J. Stodart / domínio público
Segundo Maxwell
James Clerk Maxwell (1831-1879)
Sempre que uma carga elétrica é acelerada, ela emite
ou irradia uma onda eletromagnética, isto é, campos
elétricos e magnéticos oscilantes, que se propagam
no espaço, apresentando todas as propriedades de
um movimento ondulatório.”
“
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Luz e Radiação Eletromagnética
Imagem: SuperManu / GNU
Free Documentation License
Com essa hipótese, Maxwell, generalizou, matematicamente, os princípios da
eletricidade. A verificação experimental de sua teoria só foi possível quando se
passou a considerar um novo tipo de onda, a chamada onda eletromagnética.
Essa onda surge como consequência de dois efeitos: um campo magnético
variável produz um campo elétrico, e um campo elétrico variável produz um
campo magnético. Esses dois campos em constantes e recíprocas induções
propagam-se no vácuo.
Campo
Elétrico
(E)
Comp. De onda
Direção de
propagação
Campo
Magnético ( B )
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Luz e Radiação Eletromagnética
As ondas eletromagnéticas são ondas transversais.
Direção do
movimento
das partículas
Onda
Direção de
propagação
da onda
Vale lembrar que ondas transversais são aquelas cuja direção de
propagação é perpendicular à direção de vibração.
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Imagem: Carlos Rosa PT / Creative
Commons - Atribuição - Partilha nos
Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada
A velocidade de propagação, no vácuo, de uma onda eletromagnética
é 3.108 m/s.
A distância entre a Terra e Sol é de aproximadamente 150.000.000 km.
A luz do Sol demora aproximadamente 8 minutos até chegar a Terra.
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Luz e Radiação Eletromagnética
Imagem: Ascánder / public domain
É importante tomarmos consciência de que estamos
imersos em ondas eletromagnéticas. Iniciando pelo
Sol, a maior e mais importante fonte para os seres
terrestres, cuja vida depende do calor e da luz
recebidos através de ondas eletromagnéticas (1)
Física, 3º Ano
Luz e Radiação Eletromagnética
Vamos lembrar o que é comprimento de onda e frequência!
Imagem: Autor desconhecido / GNU Free Documentation License
Física, 3º Ano
Luz e Radiação Eletromagnética
O comprimento de onda é a distância entre duas cristas
consecutivas ou dois vales consecutivos.
 = Comprimento de onda
Imagem: Parakalo / GNU Free Documentation
License
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Luz e Radiação Eletromagnética
O número de ciclos feito por um ponto vibrante em sua unidade de
tempo chamamos de Frequência.
F = n/Δt
Quanto maior a frequência maior a energia armazenada na onda
e menor o comprimento de onda.
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Luz e Radiação Eletromagnética
Imagem: Autor desconhecido /
Public domain
Imagem: NIH en:National Eye Institute /
Public domain
O espectro visível da luz é uma onda eletromagnética que, ao penetrar em
nossos olhos, pode sensibilizar a retina e desencadear o mecanismo da
visão.
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Luz e Radiação Eletromagnética
A luz visível possui uma faixa estreita de frequências que se estende
aproximadamente de 4,5. 1014Hz (vermelho), a 7,5. 1014Hz (violeta)
capaz de sensibilizar a visão.
Essa faixa possui as sete cores fundamentais e podemos
relacioná-las em ordem crescente de frequência, como: vermelho,
alaranjado,
amarelo,
verde,
azul,
anil
e
violeta.
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Luz e Radiação Eletromagnética
Atenção!!
1-As radiações cujas frequências estão abaixo de 4,5. 1014Hz (luz
vermelha) não são capazes de sensibilizar a retina, portanto, são
invisíveis ao olho humano. Como, por exemplo, as ondas de TV e os
raios infravermelhos
2- As radiações cujas frequências estão acima de 7,5. 1014Hz (luz
violeta) também não são capazes de sensibilizar a retina, portanto,
são invisíveis ao olho humano. Como, por exemplo, os Raios
Ultravioleta e os Raios X
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Luz e Radiação Eletromagnética
Imagem: Autor desconhecido / Public domain
Abaixo temos um modelo do espectro eletromagnético
completo
Física, 3º Ano
Luz e Radiação Eletromagnética
Atualmente, a forma de luz visível que causa grande encanto é o LASER.
LASER é a junção das letras de “Ligh Amplification by Stimulated
Emission of
Radiation”, que em português quer dizer
“amplificação da luz por emissão estimulada por radiação”.
Imagem: Jeff Keyzer / Creative Commons Attribution
2.0 Generic license
Imagem: Autor desconhecido / Public domain
Física, 3º Ano
Luz e Radiação Eletromagnética
O laser possui características próprias:
1- A luz é monocromática (possui uma única cor);
2- A luz é coerente (emitida em uma única frequência);
3- A luz é colimada (os raios são quase paralelos);
Imagem: ΒΟΥ / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
4-Grande concentração de energia em pequena área.
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Luz e Radiação Eletromagnética
Em razão dessas características, o laser é muito
aplicado nas cirurgias médicas, em pesquisas
científicas, e nos leitores de CD e DVD. O laser de
dióxido de carbono tem sido muito utilizado na
indústria, pois possibilita um processo rápido de corte
e solda de materiais.
Imagem: Vincent1969 / Creative Commons
Atribuição 2.5 Genérica
Imagem: CMRF Crumlin / Creative
Commons Atribuição 2.0 Genérica.
Imagem: Metaveld BV / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported
Física, 3º Ano
Luz e Radiação Eletromagnética
Exercício ou comparações
Tente discutir algumas questões com seu aluno.
1- Leve para sala de aula um apontador laser e uma lâmpada
incandescente vermelha. Use as duas fontes de luz e peça aos
alunos que diferenciem as duas.
2- Leve um aparelho de som para a sala, ponha um CD para
tocar, explicando, assim, a diferença entre a leitura do CD e a
propagação do som.
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Autoria / Licença
Link da Fonte
Magnus Manske / Creative Commons Attribution http://commons.wikimedia.org/wiki/File:200208_Westerland_Sundown.jpg
1.0 Generic license.
Luc Viatour / www.Lucnix.be / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Full_M
oon_Luc_Viatour.jpg
license.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Starsinthesky.jp
ESA/Hubble / Creative Commons Attributiong
Share Alike 3.0 Unported license.
Panther40k / Creative Commons Attribution 2.0 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torch.j
pg
Germany license.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Einzeln
4028mdk09 / Creative Commons Attributione_Kerze.JPG
Share Alike 3.0 Unported license
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Light_b
Elembis / Domínio público
ulb_icon.svg?uselang=pt-br
Sledzik1984 / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vizual_
pokazy_laserowe_1.jpg
http://commons.wikimedia.org/w/index.php?titl
David Falconer / United States Public domain
e=File:THE_SETTING_SUN_AND_GLASS_LANTER
N,_SYMBOLS_OF_SOLAR_ENERGY_AND_MANM
ADE_LIGHTING,_ALONG_THE_OREGON_COAST_
NEAR_LINCOLN..._-_NARA_-_555471.tif&page=1
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpine_
Mobentec / Creative Commons AttributionStrawberry_Plant.jpg
Share Alike 3.0 Unported license
Data do
Acesso
05/04/2012
05/04/2012
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Autoria / Licença
Christian Frausto Bernal / Creative Commons
Attribution-Share Alike 2.0 Generic license.
Autor Desconhecido / Public domain
Micky Zlimen / Creative Commons AttributionShare Alike 2.0 Generic license.
Micky Zlimen / Creative Commons AttributionShare Alike 2.0 Generic license.
Nadir Hashmi / Attribution-NonCommercialNoDerivs 2.0 Generic (CC BY-NC-ND 2.0)
Rrinsindika / Creative Commons AtribuiçãoPartilha nos Termos da Mesma Licença 3.0
Unported.
Wurzelgnohm / Creative Commons CC0 1.0
Universal Public Domain Dedication.
Suidroot / GNU Free Documentation License
10 Yoyokits / domínio público
11 Clip Art´s do próprio Power Point.
12 G. J. Stodart / domínio público
Link da Fonte
Data do
Acesso
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devoniana_in_wind.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Orange-fruit2.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eye_m
acro.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eye_m
acro.jpg
http://www.flickr.com/photos/88528463@N00/
2109614125/
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
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unset........jpg?uselang=pt-br
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35x.jpg?uselang=pt-br
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rainbow.svg
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sDiffraction.jpg?uselang=pt-br
05/04/2012
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Clerk_Maxwell.png?uselang=pt-br
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13 SuperManu / GNU Free Documentation License http://en.wikipedia.org/wiki/File:Onde_electrom
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15 Carlos Rosa PT / Creative Commons - Atribuição - http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Sol_Terra_L
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16 Ascánder / public domain
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17 Autor desconhecido / GNU Free Documentation
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http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Comprime
18 Parakalo / GNU Free Documentation License
nto-de-onda.png
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20 NIH en:National Eye Institute / Public domain
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20 Autor desconhecido / Public domain
o_Electromagn%C3%A9tico.JPG
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectr
23 Autor desconhecido / Public domain
o_Electromagn%C3%A9tico.JPG
24 Jeff Keyzer / Creative Commons Attribution 2.0
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24 Autor desconhecido / Public domain
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25 ΒΟΥ / Creative Commons Attribution-Share Alike http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RGB_la
ser.jpg
3.0 Unported
Data do
Acesso
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
05/04/2012
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Tabela de Imagens
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Autoria / Licença
26 Vincent1969 / Creative Commons Atribuição 2.5
Genérica
26 Metaveld BV / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported
26 CMRF Crumlin / Creative Commons Atribuição
2.0 Genérica.
Link da Fonte
Data do
Acesso
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M.jpg?uselang=pt-br
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