Polarização por dupla refração ou birrefringência
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Óptica Polarização da luz Luz Polarizada Luz natural Luz Polarizada Luz polarizada Dupla refração ou Birrefringência • Sólidos amorfos: átomos distribuídos aleatoriamente. – A velocidade da luz é a mesma em todas as direções. • Sólidos cristalinos: átomos formam uma estrutura ordenada (rede cristalina). • Em certos materiais cristalinos, a velocidade da luz não é a mesma em todas as direções. – Exemplo: calcite e quartzo têm dois índices de refração: materiais birrefringentes. Polarização por dupla refração ou birrefringência – materiais birrefringentes luz não polarizada calcite calcita nO = 1,658 nE =raio 1,486 E no/ nE = 1,116 raio O raio ordinário O: o índice de refração nO é o mesmo em todas as direções de propagação raio extraordinário E: o índice de refração nE depende da direção de propagação Prisma de Glan–Thompson Prisma Glan–Foucault Prisma de Glan–Taylor Prisma de Sénarmont Prisma Nicol Prisma de Rochon Birrefringência Polarímetro DICROISMO CIRCULAR DICROISMO: DICHROISM, DI (dois) e CHROIC (côr) Os materiais absorvem luz polarizada que os atravessa de duas formas diferentes. DICROISMO refere-se à dependência da absorção óptica da polarização da luz. O dicroismo pode ser consequência de anisotropias na densidade de carga ou no spin do material (dicroismo magnético). Dicroismo circular significa que o material absorve de forma diferente a luz polarizada circularmente à direita e a luz polarizada circularmente à esquerda. A onda resultante: Polarização elíptica devido à diferença na absorção que apresenta a molécula para cada tipo de polarização circular Onda incidente: Polarização linear, que pode ser vista como uma circular direita e uma circular esquerda UV longínquo - 120-300nm As biomoleculas apresentam dicroismo circular. O dicroismo circular é uma propriedade útil na identificação de estruturas, por exemplo das estruturas proteicas. Por que o céu é azul? Fenómeno estudado por Rayleigh - espalhamento da luz por partículas com diâmetro </10 - Ocorre devido à presença de partículas do água (gotículas), poeira, etc - Intensidade do espalhamento (I) proporcional à Maior intensidade de espalhamento para comprimentos de onda menores azul é mais espalhado do que vermelho -4 Cor Comprimento de onda (nm) violeta 380 - 450 nm azul 450 – 495 nm verde 495 – 570 nm amarelo 570 - 590 nm laranja 590- 620 nm vermelho 620 –750 nm I≈ I0 λ4 Espalhamento Luz azul espalhada Luz vermelha da estrela Poeira inter-estelar Terra Luz azul espalhada Desvio na direcção de propagação da luz ao interagir com pequenas partículas de dimensões menores que o comprimento de onda da luz. Interferência Superposição de duas ou mais ondas de mesma freqüência. ondas em fase t interferência construtiva ondas fora de fase t interferência destrutiva O que determina se a interferência é construtiva ou destrutiva ? A diferença de fase entre as ondas! Quais as condições necessárias para se observar efeitos de interferência ? A luz emitida por fontes comuns têm a fase alterada aleatoriamente a cada 108 s. O olho não é capaz de perceber alterações na intensidade nessa escala de tempo. Para se observar interferência, as fontes devem produzir luz coerente Luz coerente: a diferença de fase entre as ondas não varia no tempo. Interferência: Experimento de Young Interferômetro de fenda dupla de Young fendas anteparo máximos onda incidente (coerente) e mínimos de intensidade, alternados Por que o céu é azul? Fenómeno estudado por Rayleigh - espalhamento da luz por partículas com diâmetro </10 - Ocorre devido à presença de partículas do água (gotículas), poeira, etc - Intensidade do espalhamento (I) proporcional à Maior intensidade de espalhamento para comprimentos de onda menores azul é mais espalhado do que vermelho -4 Cor Comprimento de onda (nm) violeta 380 - 450 nm azul 450 – 495 nm verde 495 – 570 nm amarelo 570 - 590 nm laranja 590- 620 nm vermelho 620 –750 nm I≈ I0 λ4 Espalhamento Luz azul espalhada Luz vermelha da estrela Poeira inter-estelar Terra Luz azul espalhada Desvio na direcção de propagação da luz ao interagir com pequenas partículas de dimensões menores que o comprimento de onda da luz. Eletricidade Interacções fundamentais As interacções entre os constituintes mais elementares da matéria, conhecidos até ao presente, podem ser classificadas em 4 tipos (em ordem crescente da intensidade da interacção) Gravitacional Nuclear fraca Electromagnética Nuclear forte Eletrostática Eletrodinâmica Eletromagnetismo Fenómeno da atração das cargas foi constatado por Tales de Mileto que observou que o âmbar depois de friccionado atraia pequenos objetos No século XVI, Gilbert constatou que muitos outros corpos possuíam a mesma propriedade que o âmbar (electron em grego) e designou a referir eletrizado (semelhante ao âmbar) esse estado em que o corpo possui a propriedade de atrair outros corpos Benjamin Franklin desenvolveu uma teoria que designou de fluido único, que era indestrutível, associado à matéria em maior ou menor quantidade - os corpos que possuíam a quantidade normal eram neutros - os corpos que tivessem mais que o normal eram negativos - os corpos que tivessem excesso de fluído único eram positivos Thomson Rutherford Neils Bohr Schrodinger Carga elétrica A existência de atracção e repulsão foi descrita pela primeira vez em termos de cargas elétricas por Charles François de Cisternay du Fay em 1773. Investigando-se a eletrização por atrito concluiu-se que existem dois tipos de carga: carga positiva e carga negativa Quantização da carga todos os objectos directamente observados na natureza possuem cargas que são múltiplos inteiros da carga do eletrão a unidade de carga C, é o coulomb A Lei de Coulomb A primeira constatação de que a interacção entre cargas eléctricas obedece à lei de força Sendo: r - distância entre as cargas F - o módulo da força Esta constatação foi feita por Priestley em 1766. Priestley observou que um recipiente metálico carregado, não possui cargas na superfície interna, não exercendo forças sobre uma carga colocada dentro dele. A Lei de Coulomb Medidas diretas da lei foram realizadas em 1785 por Coulomb, utilizando uma balança de torção. sendo A Lei de Coulomb O resultado obtido por Coulomb pode ser expresso como q1 e q2 – grandeza escalar que são ao valor o sinal das respectivas cargas ^ r12 - vector unitário da carga 1 para a carga 2 A Lei de Coulomb - As forças gravitacionais são sempre atractivas - As forças eléctricas podem ser atractivas ou repulsivas Lei de Coulomb Q1Q2 F = K ------R2 Lei da gravidade M 1 M2 F = G ------R2 O Campo eléctrico Consideremos a equação aplicada à força sentida por uma carga q0, devida à N cargas q1 q2 … qn onde é a distância desde a carga até o ponto do espaço onde se encontra a carga e é o vector unitário apontando na direcção da linha que une as cargas e , no sentido de para O Campo eléctrico A mesma equação pode ser escrita formalmente como: sendo: A grandeza é denominada campo eléctrico
