Ó"caGeométrica

Prof.MarcoA.Simões

Anaturezadaluz•  NosséculosXVIIeXVIIIhaviamduasinterpretaçõesparaa

naturezadaluz

Newton(1642-1727)propunhaquealuzeracompostadepequenoscorpos,quepodiamviajarnovácuo.

Huygens(1629-1695)acreditavaquealuzeracompostaporpulsos,ouondas,quesepropagavamnoÉter

Anaturezadaluz•  Nenhumdosmodelosexplicavasa"sfatoriamenteanatureza

daluz:

hXp://pre.univesp.br/a-natureza-da-luz#.V8huX5Mwjsk

•  Omodelocorpuscularnãoexplicavaadifraçãoeainterferência,quesãocaracterís"casdasondas

•  Omodeloondulatório

necessitavadeumasubstâncianuncavista,oÉter,poisnãoseconcebiaqueumaondapoderiatransitarnaausênciadematéria

Difração Interferência

Anaturezadaluz•  Apar"rdadécadade1860,Maxwelldeuinícioàteoriamodernadoeletromagne"smo,queuneaeletricidade,omagne"smoeaó"ca,demonstrandoqueasondaseletomagné"cassepropagamnovácuoavelocidadedaluz.

•  Essedesenvolvimentofavoreceuateoriaondulatória.

JamesMaxwell(1831-1879)

Anaturezadaluz•  Apar"rde1900,ojsico

alemãoMaxPlanckconstatouquetodaenergiaécons"tuídademinúsculosquanta.Osquantadeluzpassaramaserchamadosdefótons,eosdeoutrasnaturezaspermaneceramcomoquanta.

•  Einstein,usandooteoremadePlanck,paraexplicaroefeitofotoelétrico.

•  Ateoriacorpusculardaluzestavadevolta.

Anaturezadaluz•  Ahipóteseaceitaatualmenteéa

hipótesedeDeBroglie,dequeasparmculastambémsecomportamcomoonda.

•  Emcertascircunstânciasaluzsecomportacomoondaeemoutrascomoparmcula.

•  Emgeral,aluzeasparmculassubatômicassecomportamcomoondasenquantoestãotrafegandopeloespaçoecomocorpúsculosquandointeragemcomamatéria.

Frentedeondaeraiodeluz•  Localgeométricoemquetodosospontosestãonamesmafase

•  Podeseresféricaouplana

Frentedeondaeraiodeluz•  Osraiossãolinhasimagináriasquetêmorigemnafontedeluz,esãoperpendicularesàfrentedeonda

Reflexãoerefração•  Osraiosdeluzpodemserdesviadosporreflexãoouporrefração

Reflexão:quandoa"ngemumasuperjcie

Refração:quandomudamomeiodepropagação

Reflexão•  Dependendodasuperjcie,areflexãopodeserespecularoudifusa

Reflexãoespecular Reflexãodifusa

Reflexão•  Leidareflexão:nareflexãoespecular,oângulodeincidênciaéigualaoângulodereflexão

Osângulosdeincidênciaereflexãosãomedidosapar"rdanormal

Normal

Θ1 =Θ1′

Θ1 Θ1′

Reflexão•  Paraoobservador,forma-seumaimagemvirtual,queseencontra“atrás”doespelho

hXp://www.freezeray.com/flashFiles/planeMirror.htm

Reflexão•  Asimagensformadassãosimétricas

Exemplo•  Calculeadistânciaentreoobservadoreocumedaárvorenaimagemrefle"da,naconfiguraçãoabaixo

20m

5m

2m

Refração•  Quandoumraiodeluzatravessameiosdiferentes,suadireçãoéalterada

•  Umapartedoraioérefle"da,obedecendoaleidareflexão,eoutraérefratada.

•  Oânguloderefraçãodependedarelacãoentreosíndicesderefraçãodassubstâncias.

Refração•  Índicederefração–  Éumapropriedadedosmateriaistransparentesqueindicaquantasvezesavelocidadedepropagaçãodaluznovácuoémaiordoqueele.

–  Porexemplo,emumasubstância,aluzviajaaumavelocidadede2,0x108m/s.Considerandoqueavelocidadedaluznovácuoéde3,0x108m/s,qualoíndicederefraçãodessasubstância?

n= c

v⇒n= 3,0×10

8

2,0×108 ⇒n=1,5×108m/ s

Refração

Refração•  LeideSnell-Descartes

Θ1 Θ1′

Θ2

n1 ⋅senΘ1 = n2 ⋅senΘ2

Refração

Θ1 =Θ2 Θ1 >Θ2 Θ1 <Θ2

Exemplo•  Calculeoânguloderefraçãonacondiçãoabaixo

n1 ⋅senΘ1 = n2 ⋅senΘ2

1,00⋅sen 54,00 =1,50⋅senΘ2

senΘ2 =1,00⋅sen 54,00

1,50senΘ2 =0,539Θ2 = arcsen0,539Θ2 =32,70

Refração•  Nosmeiosmateriais,asdiferentescoresviajamcomvelocidadesligeiramentediferentes.

•  Assim,oânguloderefraçãomudaumpouco,dependendodacor.

•  Aincidênciadaluzemumprismaresultanaseparaçãodascores,chamadadedispersão

Reflexãototal•  Aotrafegardeummeiodemaioríndicederefraçãoparaumdemenor

índicederefração,porexempo,dovidroparaoar,háumânguloapar"rdoqualareflexãoétotal,eoraioétotalmenterefle"doparaovidro.

•  Esseefeitoéusadonasfibrasó"cas.