COLÉGIO ESTADUAL ETELVINA SCHOTTZ DISCIPLINA : FÍSICA DATA: 05/08/2015 PROFESSOR: JOABE 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. Física, 3º Ano 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. Física, 3º Ano 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 Física, 3º Ano 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. Física, 3º Ano 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? Física, 3º Ano 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 Física, 3º Ano 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 Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética 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. Física, 3º Ano 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.” “ Física, 3º Ano 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 ) Física, 3º Ano 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. Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética 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. Física, 3º Ano 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 Física, 3º Ano 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. Física, 3º Ano 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. Física, 3º Ano 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. Física, 3º Ano 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 Física, 3º Ano 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. Física, 3º Ano 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. Tabela de Imagens Link da Fonte http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2002-08_Westerland_Sundown.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Full_Moon_Luc_Viatour.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/File:Starsinthesky.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torch.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Einzelne_Kerze.JPG http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Light_bulb_icon.svg?uselang=pt-br http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vizual_pokazy_laserowe_1.jpg http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:THE_SETTING_SUN_AND_GLASS_LANTERN,_SYMBOLS_ OF_SOLAR_ENERGY_AND_MANMADE_LIGHTING,_ALONG_THE_OREGON_COAST_NEAR_LINCOLN..._-_NARA__555471.tif&page=1 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpine_Strawberry_Plant.jpg Tabela de Imagens Link da Fonte http://en.wikipedia.org/wiki/File:Onde_electromagnetique.svg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Sol_Terra_Lua.JPG http://en.wikipedia.org/wiki/File:The_Sun_with_Prominence.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Onda.png http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Comprimento-de-onda.png http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Human_eye.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_Electromagn%C3%A9tico.JPG http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_Electromagn%C3%A9tico.JPG http://en.wikipedia.org/wiki/File:Laser_play.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Starfire_Optical_Range_-_three_lasers_into_space.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RGB_laser.jpg Tabela de Imagens Link da Fonte http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CDROM.jpg?uselang=pt-br http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Laserkop_van_Amada_FO-4020NT_4kW_industriele_laser.jpg http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RW_laser.jpg?uselang=pt-br