Física IV

Prática IIClemencia MORA HERRERA

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Baseado nos slides do Prof. Sandro Fonseca

Aula de Hoje

• Prática 2: Intensidade Luminosa

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Normas e Datas

• Atendimento ao estudante: quarta-feira de 14:30 - 15:30 na sala 3024 A.

• Presença é obrigatória as aulas de lab. e os alunos somente podem faltar a uma prática.

• A partir da segunda falta a média de lab. será reduzida em 10%

• Os alunos com menos de 75% de presença serão reprovados por falta.

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http://dfnae.fis.uerj.br/twiki/bin/view/DFNAE/FisicaExp

Ondas Eletromagnéticas

Ondas Eletromagnéticas

• Propagação de uma O.E.;

• Transporte de Energia;

• Vetor de Pointing;

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Introdução as Ondas Eletromagnéticas

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4,3x1014 freqüencia ⟶ 7,5x1014 (Hz)comp. de onda λ 700 550 500 400 "(nm)

• Uma onda eletromagnética é um campo eletromagnético (i.e. composto de um campo elétrico e um campo magnético) que oscila e se propaga.

• Para diferentes frequencias temos distintos tipos de O.E.: ondas de radio, a luz visível, UV, raios-X, etc.

Aplicações das Ondas Eletromagnéticas

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Espectro de emissão do sol(Tº=5800 ºK na fotósfera)

Espectro visível de O.E.

Introdução as Ondas Eletromagnéticas

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• Algumas fontes de ondas eletromagnéticas são:

✓ Sol e estrelas;

✓ rádio/televisão/celular;

✓ microondas;

✓ radios cósmicos;

✓ seres vivos (infravermelho) e qualquer objeto “quente”

c =1

��0µ0

= 299 792 458 m/s

B = Bm.sen(kx� �t)

Propriedades das O.E.Descrevendo os campos elétricos e magnéticos.

E = Em.sen(kx� �t)

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no vácuo todas as O.E. se propagam com a mesma velocidade c.

c =Em

Bm=

E

B

Amplitudes

v =!

k= �f

f =1

T=

!

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frequencia

velocidade comp. de onda

Propriedades das O.E.• Os campos E e B são perpendiculares à direção de propagação da

onda (onda transversal);

• O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético;

• O produto vetorial E x B aponta no sentido de propagação da onda;

• Os campos variam senoidalmente, com a mesma frequência e estão em fase.

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S =�

energia/tempo

area

⇥

instantanea

=�

potencia

area

⇥

instantanea

=W

m2

|S| =1µ0

E.B =1

cµ0E2

Transporte de EnergiaA taxa de transporte de energia por unidade de área por parte de uma onda eletromagnética é descrita por um vetor S, conhecido por vetor de Poynting.

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no SI:

Fluxo instantâneo de energia

S =1µ0

E�B Aponta na direção de propagação

Transporte de EnergiaNa prática, a grande utilidade é o valor médio de S, também conhecido como intensidade I da onda.

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I = Smed =< S >=1

cµ0< E2 >

E = Em.sen(kx� �t)para:

logo,

< sen2x >=12

sen2x + cos2x = 1 E2m = 2E2

I =1

cµ0< E2

m.sen2(kx� �t) >=1

cµ0E2

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I =dU/dt

4�.r2

Pf =dU

dt

I =< S >

I =ener g i a / tempo

a r ea=

dU / dt�. R 2

Fonte anisotrópica

Uma fonte envia ondas através de um feixe que se espalha sob a forma de um cone com seção transversal circular.

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R = rtg�I =

dU/dt

⇥(tg�)21r2

Comparando os tipos de fontes

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I =dU/dt

⇥(tg�)21r2

I � 1r2

Tanto para fontes isotrópicas e

anisotrópicas temos que:

I =dU/dt

4�.r2

Vamos verificar experimentalmente!

constante

Objetivo

Determinar a dependência da intensidade luminosa em função da distância entre a fonte luminosa e o detector.

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I � A1r2

Material Utilizado

• fonte incandescente de luz

• fotômetro

• ponta de prova de fibra óptica

• banco óptico

• suporte para a ponta de prova

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Material Utilizado

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Material Utilizado

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Procedimentos

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ProcedimentosCalibração de Ponto Zero do Fotômetro:

1. Regule o seletor de sensibilidade do fotômetro (botão “sensitivity”) para a maior escala (escala 1000, menor sensibilidade);

2. Retire a fibra ótica do fotômetro e cubra a entrada de luz com um objeto preto; 3. Com a luz da sala apagada, regule o seletor de sensibilidade do fotômetro para a

menor escala (escala 0.1, de maior sensibilidade); 4. Ajuste o botão de ajuste do zero (“ZERO ADJUST”) de forma que o ponteiro do

fotômetro se posicione em cima do zero da escala.; 5. Depois de realizado o ajuste, gire o seletor de sensibilidade até a escala 1000 e então

retire o objeto preto do fotômetro.

Determinação da intensidade máxima: • Com o detector posicionado na distância mínima, (ou seja, máxima intensidade),

regule o seletor de sensibilidade para o maior valor possível, tal que o ponteiro permaneça no máximo da escala (10), utilizando para isso o botão de ajuste de sensibilidade

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• Graficar I vs. r e log I vs. log r .

• Fazer ajuste MMQ no segundo grafico, lembrando que se

I = A r-n

então

log I = b - n log r ,

com b = log A constante.

• Verificar que o valor de n coincide com o esperado pela teoría.

Resultados

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Resultados

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Faça dois gráficos:

Determine através do gráfico o coef. angular e linear, entretanto note que:

I

r

log(I)

log(r)

log(I)⇥ log(r)I ⇥ r

I = Ar�n

log(I) = b� n log(r)

b = log(A)

I � A1r2 Aplicando o logaritmo

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Conclusões

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