LUZ E VISÃO

Introdução

O problema da natureza da luz tem intrigado os cientistas por muitos séculos. E foi somente por volta do século XVI que algumas idéias mais consistentes começaram a ser estabelecidas.

Descartes

Descartes acreditava que a luz se propagava como a pressão, ou seja, instantâneamente

Homer

Roemer

Em 1679 Roemer propôs que a luz deveria ter uma velocidade finita e mediu a sua velocidade observando e medindo o intervalo de tempo entre sucessivos eclipses das luas de Jupiter.

Medida da velocidade da luz

V=

Einstein

Em 1905 Einstein mostrou que a velocidade da luz possuia um valor limite de

Medindo a velocidade da luz

Fizeau em 1849 propôs o primeiro método de medida da velocidade da luz.

Distância que a luz viaja D=2dO tempo de transito entre um dente e outro

n=número de revoluções por segundoN=número de dentes da roda

V=2d12.6rev/s=

Teorias da luz

ONDULATÓRIA CORPUSCULAR

Teorias da LuzNo século XVII duas teorias foram propostas, a teoria ondulatória e a teoria corpuscular.

A teoria ondulatória foi proposta por Huygens. Ele acreditava que a luz era uma onda longitudinal e se propagava através de um meio chamado Éter. Este meio tinha propriedades estranhas: era invisível e circundava todo o espaço.A outra teoria era a corpuscular proposta por Newton que acreditava que a luz era emanada da fonte que a produzia, por meio de pequenas partículas.Planck mostrou que a luz comportava-se ora como partícula ora como onda.

Teoria de Huygens

Huygens considerava que as ondas moviam-se de um lugar a outro por meio de frentes geradoras. Uma onda plana pode ser considerada como uma onda circular muito distante da origem

Problemas

1) As frentes de onda se propagavam sempre para frente

2) As ondas podiam apresentar interferência destrutiva.

A luz se propaga em linha reta e não apresenta interferência destrutiva.

Reflexão

ˆ ˆ 90

ˆ ˆLogo portanto

ˆ ˆ

AD CB

ACB ADB AB e comum

ACB BDA CAB BAD

i r

Refração

Seja   a   velocidade  da   luz  no   material   a  𝑐𝑎

e  o   do   meio  𝑐𝑚 .  𝐶𝐵=𝐴𝐵𝑠𝑒𝑛  𝑖𝐴𝐷=𝐴𝐵𝑠𝑒𝑛   r

O   tempo   para   viajar   at é CB=CB/ caO   tempo   para   viajar   at é AD= AD / cmEstes   tempos   s ão   iguais ,  logo,

¿

Reflexão (teoria corpuscular)

𝑐𝑎𝑠𝑒𝑛  𝑖=𝑐𝑎𝑠𝑒𝑛   rPortanto   𝑠𝑒𝑛   i = sen   r  → 𝑖=𝑟

Refração (teoria corpuscular)

𝑐𝑎𝑠𝑒𝑛   𝑖=𝑐𝑚 𝑠𝑒𝑛   r¿

Reflexão e Refração da luz

Difração

Luz (Mecânica Quântica)

Equa çã o  de   Planck

¿          𝐸=h𝜈

¿¿

h=6.63×10−34 𝐽𝑠

Orbitais

Fóton Espectro de Absorção e Emissão

Laser

O Laser é uma fonte de luz que produz um feixe de luz cujos fótons são emitidos de forma cooperativa e coerente de átomos.

A expressão LASER em inglês “light amplification by stimulated emission of radiation”.

LASER

O esquema abaixo mostra a abosorção e dois tipos de emissão de fótons por um grupo de átomos.

Emissão estimulada

Na emissão estimulada cada fóton incidente encontra um átomo previamente excitado. Isto induz cada átomo a emitir um segundo fóton com as mesmas características do fóton incidente. Os fótons são emitidos em fase, daí a expressão de luz amplificada e coerente.

Dispositivo de LASERHe-Ne

Um gás de He+Ne sofre uma descarga elétrica fazendo com que fótons sejam produzidos coerentemente.

LASER na Medicina

LASER AZUL GaN LASER VERDE KPT/YAG

Aplicação

Bisturi a LASER fotocoagulação

Oftalmologia (correção de defeitos oculares)