Óptica

Polarização da luz

Luz Polarizada

Luz natural

Luz polarizada

Luz Polarizada

• 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.

Dupla refração ou Birrefringência

Polarização por dupla refração ou birrefringência

– materiais birrefringentes

luz não

polarizada

raio E

raio O

calcite

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

calcita

nO = 1,658

nE = 1,486

no/ nE = 1,116

Prisma de Glan–ThompsonPrisma de Glan–Taylor

Prisma Glan–Foucault

Prisma Nicol

Prisma de Sénarmont

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.

UV longínquo - 120-300nm

Onda

incidente:

Polarização

linear, que

pode ser vista

como uma

circular

direita e uma

circular

esquerda

A onda resultante:

Polarização elíptica

devido à diferença

na absorção que

apresenta a molécula

para cada tipo de

polarização circular

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 -4

I ≈I 0

λ4

CorComprimento 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

Maior intensidade de espalhamento para comprimentos de onda menores

azul é mais espalhado do que vermelho

Espalhamento

Poeira inter-estelar

Luz azul espalhada

Luz azul espalhada

Luz vermelha da estrela

Terra

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.

t

ondas em fase

interferência construtiva

t

ondas fora de fase

interferência destrutiva

A diferença de fase entre as ondas!

O que determina se a interferência é construtiva ou destrutiva ?

Quais as condições necessárias para se observarefeitos de interferência ?

Para se observar interferência, as fontes devem produzir luz coerente

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.

Luz coerente: a diferença de fase entre as ondas não varia no tempo.

Interferência: Experimento de Young

onda

incidente

(coerente)

anteparofendas

Interferômetro de fenda dupla de Young

máximos

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 -4

I ≈I 0

λ4

CorComprimento 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

Maior intensidade de espalhamento para comprimentos de onda menores

azul é mais espalhado do que vermelho

Espalhamento

Poeira inter-estelar

Luz azul espalhada

Luz azul espalhada

Luz vermelha da estrela

Terra

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 cargasF - 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 cargasr12 - 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

M1M2

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