22 luz e radiação eletromagnética
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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.
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
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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
As brisas e ventos são formados pelo
aquecimento do ar.
Imagem: Mobentec / Creative Commons Attribution-
Share Alike 3.0 Unported license
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 Attribution-
Share Alike 2.0 Generic
license.
Imagem: Autor Desconhecido / Public
domain
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)
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 Atribuição-
Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported.
Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética
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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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
James Clerk Maxwell (1831-1879)
Segundo Maxwell
Mas o que vem a ser energia radiante? Energia Radiante são ondas
eletromagnéticas.
“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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Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética
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.
Comp. De onda Direção de
propagação
Campo
Magnético ( B )
Campo
Elétrico
( E )
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Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética
As ondas eletromagnéticas são ondas transversais.
Vale lembrar que ondas transversais são aquelas cuja direção de
propagação é perpendicular à direção de vibração.
Direção do
movimento
das partículas
Direção de
propagação
da onda
Onda
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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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Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética
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)
Imagem
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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
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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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
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
Atenção!!
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
Abaixo temos um modelo do espectro eletromagnético completo
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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
1- A luz é monocromática (possui uma única cor);
O laser possui características próprias:
2- A luz é coerente (emitida em uma única frequência);
3- A luz é colimada (os raios são quase paralelos);
4-Grande concentração de energia em pequena área.
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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: Metaveld BV / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported
Imagem: CMRF Crumlin / Creative
Commons Atribuição 2.0 Genérica.
Imagem: Vincent1969 / Creative Commons
Atribuição 2.5 Genérica
Física, 3º Ano Luz e Radiação Eletromagnética
Tente discutir algumas questões com seu aluno.
Exercício ou comparações
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.
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso
2 Magnus Manske / Creative Commons Attribution
1.0 Generic license. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2002-08_Westerland_Sundown.jpg
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2 Luc Viatour / www.Lucnix.be / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Full_Moon_Luc_Viatour.jpg
05/04/2012
2 ESA/Hubble / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Starsinthesky.jpg
05/04/2012
3 Panther40k / Creative Commons Attribution 2.0 Germany license.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Torch.jpg
05/04/2012
3 4028mdk09 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Einzelne_Kerze.JPG
05/04/2012
3 Elembis / Domínio público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Light_bulb_icon.svg?uselang=pt-br
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3 Sledzik1984 / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vizual_pokazy_laserowe_1.jpg
05/04/2012
3 David Falconer / United States Public domain 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
05/04/2012
4 Mobentec / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpine_Strawberry_Plant.jpg
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4 Christian Frausto Bernal / Creative Commons
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5 Autor Desconhecido / Public domain http://en.wikipedia.org/wiki/File:Orange-fruit-2.jpg
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5 Micky Zlimen / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic license.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eye_macro.jpg
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6 Micky Zlimen / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic license.
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6 Nadir Hashmi / Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.0 Generic (CC BY-NC-ND 2.0)
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7 Rrinsindika / Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported.
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8 Wurzelgnohm / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.
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9 Suidroot / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prism-rainbow.svg
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10 Yoyokits / domínio público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HuygensDiffraction.jpg?uselang=pt-br
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11 Clip Art´s do próprio Power Point. 05/04/2012 12 G. J. Stodart / domínio público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:James_
Clerk_Maxwell.png?uselang=pt-br 05/04/2012
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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 - Partilha nos Mesmos Termos 3.0 Não Adaptada
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16 Ascánder / public domain http://en.wikipedia.org/wiki/File:The_Sun_with_Prominence.jpg
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17 Autor desconhecido / GNU Free Documentation License http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Onda.png
05/04/2012
18 Parakalo / GNU Free Documentation License http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Comprimento-de-onda.png
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20 NIH en:National Eye Institute / Public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Human_eye.jpg
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20 Autor desconhecido / Public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_Electromagn%C3%A9tico.JPG
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23 Autor desconhecido / Public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Espectro_Electromagn%C3%A9tico.JPG
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24 Jeff Keyzer / Creative Commons Attribution 2.0 Generic license http://en.wikipedia.org/wiki/File:Laser_play.jpg
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24 Autor desconhecido / Public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Starfire_Optical_Range_-_three_lasers_into_space.jpg
05/04/2012
25 ΒΟΥ / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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26 Vincent1969 / Creative Commons Atribuição 2.5
Genérica http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CDROM.jpg?uselang=pt-br
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26 Metaveld BV / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
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26 CMRF Crumlin / Creative Commons Atribuição 2.0 Genérica.
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