Fisica 4
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ONDAS ELETROMAGNÉTICAS:3 Prof. André L. C. Conceição DAFIS CAPÍTULO 33 – HALLIDAY, RESNICK. 8ª EDIÇÃO Ondas eletromagnéticas Revisão: Campos se criam mutuamente Lei de indução de Faraday: Lei de indução de Maxwell: 1 Revisão: Equação da onda 2B 2B 0 0 2 0 2 x t (Equação da Onda) Revisão: Transporte de energia e o Vetor de Poynting Variação da Intensidade com a distância Revisão: Pressão da Radiação (absorção total) (reflexão total) 2 Desafio do dia Se uma bola originalmente vermelha for colocada em um ambiente completamente escuro e for iluminada com um laser cujo comprimento de onda está na região do verde, que cor esta bola apresentará? Propagação Retilínea da Luz Propagação retilínea (meio isotrópico) óptica geométrica furo objeto imagem Princípio de Fermat “A trajetória seguida pela luz viajando de um ponto a outro é tal que o tempo de viagem seja o mínimo. Isto é, a luz percorre a trajetória mais rápida”. 3 A luz como uma onda Christian Huygens (1678) teoria ondulatória A) Permite explicar as leis da reflexão e da refração em termos de ondas B) Atribui um significado físico ao índice de refração Princípio de Huygens Frente de onda Fontes pontuais Nova frente (tangente) Todos os pontos de uma frente de onda se comportam como fontes pontuais para ondas secundárias. Depois de um intervalo de tempo t, a nova posição da frente de onda é dada por uma superfície tangente a estas ondas secundárias Reflexão e Refração Na interface entre dois meios. raio incidente raio refletido raio incidente raio refletido Ar Vidro raio refratado raio refratado 4 Lei da Reflexão usando Princípio de Fermat sen θ2 Lei da reflexão Raio refletido no plano de incidência Exercício A figura abaixo mostra um raio luminoso sendo refletido em dois espelhos perpendiculares A e B. Determine o ângulo entre o raio incidente i e o raio refletido r’. 5 Refração A Lei da Refração através do Princípio de Huygens n1: índice de refração do ar n2: índice de refração do vidro n1<n2 θ1: ângulo de incidência λ1: comprimento de onda da onda incidente v1: velocidade da onda no ar θ2: ângulo de refração λ2: comprimento de onda da onda refratada v2: velocidade da onda no vidro A Lei da Refração l1 e q1 h l1 q1 l2 g q2 c q2 l2 6 A Lei da Refração Definição índice de refração: Nosso caso: ou Lei de Snell Lei da refração Índices de refração (lei de Snell) Resultados básicos • q1 normal q2 • q1 normal • n1 n2 q2 q1 normal n1 n2 q2 n1 n2 7 Lei de Snell e dispersão q1 normal q1 n1 n2 normal n1 n2 Verificação A figura abaixo mostra um raio de luz monocromática atravessando um material inicial (a), materiais intermediários (b) e (c) e voltando a atravessar um material a. Coloque os materiais na ordem das velocidades com que a luz se propaga em seu interior, da maior velocidade para a menor. a b c a Comprimento de onda e índice de refração l varia Veloc. varia veloc. v ln f n n O que acontece com a freqüência? não muda! 8 Exercício Um raio de luz que se propaga no vácuo incide na superfície de uma placa de vidro. No vácuo, o raio faz um ângulo de 32,0º com a normal à superfície, enquanto no vidro faz um ângulo de 21,0º com a normal. Qual é o índice de refração do vidro? Reflexão interna total Reflexão interna total quando 1 9 Fibras ópticas Exercício Na figura abaixo, um raio luminoso penetra em uma placa de vidro no ponto A e sofre reflexão interna total no ponto B. Qual o menor valor do índice de refração do vidro que é compatível com esta situação? 45,0o Ar A vidro B 45,0o Ar A a q vidro B 10 Próxima aula • TEMA: Polarização (Cap. 31 – TIPLER, P. A.; MOSCA, G.; Física para cientistas e engenheiros. Volume 2: Eletricidade e Magnetismo, Óptica. 6ª edição Bibliografia básica para estudo e exercícios HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; e WALKER, J.; Fundamentos de Física. Volume 4: Óptica e Física Moderna. 8ª edição. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 2009. TIPLER, P. A.; MOSCA, G.; Física para cientistas e engenheiros. Volume 2: Eletricidade e Magnetismo, Óptica. 6ª edição. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 2012 11
