Natureza da Luz Óptica

13-03-2008Departamento de Física

Professor:

Alejandro Pedro Ayala

Óptica Natureza da Luz

Tópicos

Natureza da Luz

Índice de Tópicos:

No início…

A antiguidade

A Idade Média

Índice de Tópicos

O Renascimento

Ondas vs. partículas

Eletromagnetismo

Velocidade da luz

Luz e cores

Pág. 2

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Tópicos Pág. 3

... E disse Deus: Haja luz; e houve luz. E viu Deus que era boa a luz; e fez Deus separação entre a luz e as trevas. E Deus chamou à luz Dia; e às trevas chamou Noite ...

Genesis 1:3,5A Criação da Luz, Michelangelo. Capela Sistina.

No início…

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Tópicos

A antiguidade• Século XIX a. C.

– Uso do speculum (liga de cobre e estanho polido) no Egito.

• Século XV a. C.

– durante o reinado de Tumes III, aparecem os primeiros 

jarros de vidro e esmaltes artísticos desse material. 

• Século VI a. C. 

– Confúcio fala de um sapateiro que usava "vidros" nos olhos. 

– Empédocles de Agrigento faz referência pela primeira vez ao campo visual.

• Século V a. C.

– Eram conhecidas as propriedades dos espelhos, se cauterizavam as feridas comlentes positivas e para acender o fogo se usavam umas esferas de vidro cheias deágua chamadas "cristais acendedores". Aristófanes provavelmente construiu noano 424 a. C. a primeira destas lentes

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A antiguidade

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Tópicos

• Aristóteles (384 a.C.) – estuda as lentes, “vidros ardentes”, usadas mais tarde pelos romanos em 80 DC

– teoria de 4 elementos (Terra , Água e Ar ... condições da matéria ordinária, Fogo (Luz) ... condições e vibrações da matéria sutil o “Æther” em grego, αιθηρ ...)

– propõe que o meio existente entre o objeto e o olho desempenha um papel essencial na vissão.

• Platão e Euclides (300 a.C.)– Acreditam que os raios luminosos tinham origem nos olhos do homem e que a luz voltava aos olhos com as mensagens das coisas. Trata‐se duma teoria idealista e antropocêntrica.

– Euclides observa as leis da reflexão

A antiguidade

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A antiguidade

Platão (fresco de Rafael)

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Tópicos

• De acordo com os filósofos pitagóricos (Demócrito, Aristóteles, Epicúreo e Lucrecio ):

a visão é causada pela projeção de imagens lançadas desde os objetos para os olhos

• Pelo contrário, os filósofos platônicos (Euclides, Empédocles e Tolomeo) afirmavamque a sensação visual se produz quando os “raios oculares" enviados desde os olhosbatem com os objetos.

A antiguidade

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Tópicos

• Epicuro (341 ‐270 a. C.)

– diz que “dos objetos brotam partículas queferem os olhos e impressionam a vista".

– conhecia a lei da reflexão da luz e comentaque uma vara, parcialmente submergida naágua se vê quebrada, mas não oferecenenhuma explicação do fenômeno.

• Arquimedes (287 ‐212 a. C.) – defende Siracusa usando grandes  espelhos côncavos para concentrar os raios do Sol e queimar as naves dos romanos.

• Hero (100 a. C.)–Estuda a reflexão da luz e enuncia o princípio do caminho mínimo

A antiguidade

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A antiguidade

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Tópicos

• Séneca (3 a 65 d. C.) – Menciona a capacidade amplificadora das lentes convergentes ao descrever como se viam as coisas através de um globo de vidro cheio de água. 

– Descreve as colores que se vem através de um prisma transparente.

• Cleomedes (50 d. C.) –estuda a refração

• Ptolomeu (100 d. C.) –constrói tabelas de ângulos de incidência e refração.–afirmou que os raios que chegam das estrelas se refratam no ar, pelo que a direção observada difere da real.

• Aetius de Amida (século VI)– menciona a miopia em seus escritos científicos a designando como "Vista Curta”.

A antiguidade

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A antiguidade

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• Na Idade Média só os árabes fizeram estudos sobre a óptica já que uma das ramas da medicina islâmica mais desenvolvida foi o estudo das enfermidades dos olhos devido ao qual se interessaram especialmente por sua estrutura. 

A Idade Média

A Idade Média

• Destacou‐se o físico iraquiano Al‐Haitham (965‐1039) conhecido como Alhazen. É considerado o pai do sistema ótico moderno. Era um dos físicos mais eminentes e suas contribuições ao sistema ótico e aos métodos científicos foram enormes. 

• Fez avanços importantes na óptica das lentes e dos espelhos, realizou numerosos estudos (sombras, eclipses, natureza da luz) e experiências e descobriu as leis da refração. 

• Realizou as primeiras experiências da dispersão da luz em suas cores. Fabricou lentes, construiu o equipamentos parabólicos como os que são usados nos telescópios modernos e estudou as propriedades do enfoque que os mesmos produzem.

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Tópicos

• Esteve a ponto de descobrir a teoria do aumento daslentes que foi desenvolvida na Itália três séculos maistarde.

• Estudo o aumento produzido por vidros de caras curvase experimentou com garrafas de vidro cheias de água arefração dos raios num meio transparente.

• Foi o primeiro em descrever exatamente as partes doolho e dar uma explicação científica do processo davisão.

• Também foi o primeiro em analisar corretamente osprincípios da câmara escura.

• Antecipou que a luz viaja com uma velocidade finita.

• Escreveu mais de 200 livros, dois quais se conservampoucos, entre eles um do sistema óptico, ''Opticae", quesobreviveu devido a sua tradução ao latim no século XIII.

A Idade Média

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• Por volta do 1000 d.C., seguindo as teorias deAlhazen, os frades da Idade Média desenvolveram as“pedras para ler". Possivelmente eram de cristal deroca o de alguma pedras semipreciosas(possivelmente berílio). Estavam talhadas em formade uma meia esfera e aumentava as letras.

• Roger Bacon (1210 ‐1292)

– Frade franciscano inglês.

– Talhou as primeiras lentes com forma delentilha.

– No seu livro "Opus maius", descreve claramenteas pro piedades de uma lente para amplificar aletra escrita.

– É considerado o inventor dos óculos.Comprovou que as pessoas que enxergam malpodem volver a enxergar as letras se utilizamvidros talhados.

A Idade Média

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Tópicos

• Da oficina dos famosos sopradores de vidro deVencia na ilha de Murano precedem os primeiroscristais talhados ideados só um olho.

• As primeiras lentes convergentes aparecem afinais do século XIII no norte da Itália. Nesta zonaestava muito desenvolvida a tecnologia do polidodos cristais. As primeiras lentes se fabricaram paraa presbitia e eram convexos. As lentes paramíopes apareceram cem anos mais tarde.

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A Idade Média

• A lentes começaram a ser montadas num armação aconteceu entre 1285 e 1300.

• A partir do século XIV se desenvolveu na Europa a construção de lentes para corrigirdefeitos da vista. Aparecem as lentes côncavas para a miopia.

• Na iglesia de San Nicolás de Treviso, existe o primeiro quadro de uma pessoa comlentes, se trata do cardinal Hugo de Provenza, pintado por Tomás de Modena en 1352.

• A primeira menção da existência de fabricantes de oculos, data do ano 1300 (apareceno listado de profissões de Venecia).

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Tópicos

Telescopio Gregoriano

Microscopio Hooke

O Renascimento

Durante os séculos XVI e XVII se deu uma revolução artística ecientífica. Os científicos começaram a estudar a naturezaatravés dos experimentos. Os óculos começam a serconsiderados como um elemento de moda, signo de opulência,intelectualidade e sabedoria. Se inventaram muitosinstrumentos que permitiram uma maior experimentaçãoquantitativa. Destacam‐se sobre todo dois: o telescópio e omicroscópio.

O Renascimento

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Tópicos

• Leonardo da Vinci (1452‐1519).– Estudou a estrutura e o funcionamentodo olho.

– Formulou una teoria da visão, na quecomparava ao olho a una câmeraescura.

– Desenhou pelo menos sete máquinaspara talhar espelhos de grandetamanho e raio de curvatura.

– Propus o uso de lentes de contacto paracorrigir problemas visuais.

– Descreve minuciosamente umdispositivo para eliminar os vícios derefração do olho (astigmatismo).

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O Renascimento

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Tópicos

• Não se conhece com certeza quem foio inventor do telescópio.

• Gianbattista della Porta, em 1589escreveu em seu livro MagiaNaturalis uma descrição do queparece ser um telescópio.

• Foram achados escritos donde seafirma que foi o holandês ZacaríasJansen em 1590.

• É mais provável que o inventor desteinstrumento seja o fabricante deóculos holandês Hans Lippershey, jáque de acordo xom cuidadosasinvestigações históricas construiu umtelescópio no ano 1608.

O pai do telescópio

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O Renascimento

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• Galileo (1564 ‐1642)

– Ficou sabendo da invenção de Lippershey emmaio de 1609, e rapidamente construiu seuprimeiro telescópio que consistia de doislentes simples, uma plano‐convexa e outrabicôncava, colocadas nos extremos de umtubo de chumbo, só tinha uma amplificaçãode 3X.

– Entendeu como funcionava o telescópio eisto lhe permitiu construir um de 30X que seencontra atualmente no Museu de Históriada Ciência na cidade de Florência.

– Posteriormente construiu vários telescópiosde até 36 aumentos. Com eles estudou o céue a terra e descobriu quatro dos satélites deJúpiter.

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O Renascimento

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• Kepler (1571‐1630)– Desenho um telescópio composto em que,ambos, o objetivo e ocular, eram de tipoconvexo, e o utilizou para compilar o tabelas dedados sobre o movimento dos planetas queforam a base de sues transcendentais leis sobreo movimento planetário.

– No ano 1611 publicou o livro "Dioptrice" (1611)que contem os resultados desse trabalho e seconverteu no texto de referência para osestudiosos da óptica durante muitos anos.

– Em sua obra Ad Vitellionem Paralipomena(1604), é o primeiro que admite que a imagemse forma na retina, que esta imagem estáinvertida com relação ao objeto e que o cérebroé o encarregado de inverter o processo.

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O Renascimento

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• Willebrord Snellius (Snell) (1581‐1626)– matemático e astrônomo holandês (professorna universidade de Leiden) que se dedicou aoestúdio da óptica geométrica.

– Quatorze séculos depois dos experimentos deTolomeo, Snell conseguiu medir os ângulos queformam os raios incidentes à superfície deseparação de dois meios, assim como os queformam os raios refratados.

– Formulou a lei da refração, também conhecidacomo lei de Snell, obtida posteriormente porDescartes.

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O Renascimento

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Tópicos

• Descartes (1596‐1650)– Descobriu os fundamentos da óptica moderna.– Teve a idéia de colocar una lente diretamente sobre asuperfície da córnea: seu desenho constituiu oprincípio das lentes de contacto.

– Em 1626 se estabeleceu em Paris onde se dedicou àconstrução de elementos ópticos até 1629.

– Escreveu "La Dioptrique", um trabalho sobre ópticaonde diz: "Se alguém aplicasse sobre o olho um tubocheio de água, em cujo extremo há um vidro emforma exatamente igual á pele (córnea) no existiriarefração alguma à entrada do olho”.

– Intentou por primeira vez fabricar algo que seassemelhava a uma lente de contacto. Consistia de umtubo cilíndrico de vidro que se enchia de água. Umextremo do tubo se apertava contra o olho, enquantona outra ponta se colocava uma lente de vidro paracorrigir o problema visual.

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O Renascimento

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• Pierre de Fermat (1601‐ 1665)– Deduziu de novo a lei da refração da luz a partir

de seu próprio princípio de tempo mínimo (1657),sem levar em conta as suposições de Descartes.

– Estabeleceu o princípio de Fermat segundo o quala luz se propaga sempre ao longo daquelatrajetória que lhe suponha o mínimo tempo, aindaque se para isto tenha que desviar‐se do caminhogeometricamente mais curto.

– Isto equivale a dizer que a luz decide por semesma seu próprio caminho.

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O Renascimento

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Tópicos

• Antonie van Leeuwenhoek (1632‐1723)– Construiu o primeiro microscópio simples. Com esteinstrumento descobriu os primeiros microorganismos:glóbulos da sangre, vários protozoários e as bactérias.

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O Renascimento

• Marcelo Malpighi (1628‐1694).– Considerou que podia ser desenhada uma combinaçãode lentes que aumentara o tamanho dos objetospequenos e assim inventou o microscópio e amicroscopia que se desenvolveram amplamente amediados do século XVII.

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• Robert Hooke (1635‐1703)– Sem relação alguma com Leeuwenhoek,construiu o primeiro microscópio composto em1665 e o descreve em seu livro "Micrographia".

– Usava como objetivo una lente muito pequenapara formar uma imagem amplificada do objetofrente a outra lente convergente chamadaocular. Tinha um suporte mecânico muitoaperfeiçoado para sua época.

– As lentes eram ainda muito rudimentares etinham defeitos e o microscópio composto noproduzia boas imagens pelo que teve mais exitoo microscópio simples de Leeuwenhoek.

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O Renascimento

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• Christian Huygens (1629‐1695)– Elaborou a teoria ondulatória. Semelhante aosom, a luz seria também uma vibração que sepropaga no éter.

– As leis da óptica se explicam facilmente comesta teoria. Para explicar a refração supus quea velocidade da luz era menor no vidro o naágua que no ar, justo o contrário do quesuponha Newton.

– Em 1678 escreve "Traité de la lumière", que foio primeiro intento de desenvolver a teoriaondulatória da luz.

– Além de ser um grande teórico da óptica, eraespecialmente hábil para fabricarinstrumentos. Com um de seus telescópiosdescobriu um satélite de Saturno e distinguiuclaramente os anéis que circundam esteplaneta.

O Renascimento

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Ondas

• Uma onda é um perturbação que se propaga no espaço ou tempo:

• Uma onda carrega energia mas não transfere matéria. 

• Ondas Mecânicas: necessitam um meio natural para sua propagação.

• Eletromagnéticas: não necessitam um meio natural (poden propagar‐se novácuo).

Ondas vs. partículas

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)( vtxfy −=

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Onda longitudinal

• A perturbação é paralela à direção de movimento.

Onda transversal

• A perturbação é perpendicular à direção de movimento.

Tipos de ondas

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Ondas vs. partículas

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Onda transversal

Onda longitudinal

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Ondas vs. partículas

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Tópicos

Ondas superficiais 

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• São uma combinação dos casos anteriores; em parte são transversais e em parte longitudinais. 

• Um exemplo de uma onda superficial é o movimento de uma onda no mar.

Ondas vs. partículas

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Velocidade de propagação

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Ondas vs. partículas

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Elementos de uma onda transversal

• Vale: ponto mais baixo da onda.

• Crista: ponto mais alto da onda.

• Comprimento de onda: distância entre dois cristas o vales sucessivos.

• Amplitude: altura da crista o do vale.

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Ondas vs. partículas

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Elementos do movimento ondulatório

• Freqüência ( f ): Número de oscilações por segundo.

– Se mede em hertz (Hz)

– 1 Hz = uma oscilação num segundo

• Período ( T ): tempo que tarda em ter lugar uma vibração completa.

• Comprimento de onda ( λ ): Espaço que recorre uma onda desde o início até ofinal de uma oscilação.

• Velocidade de propagação ( v ): velocidade à que se propaga.

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Ondas vs. partículas

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Tópicos

Ondas Sinusoidais λ : Comprimento de ondaT : PeríodoA : AmplitudeCristas

Tf 1

=

λπ2

=k

fT

ππω 22==

kfv ωλ ==

Freqüência (Hz)

Número de onda (m-1)

Freqüência angular (rad/s)

Velocidade (m/s)

( ) ( )φω +−= tkxAtxy sin,

22

2

2

2

2

2

2

2 ),(),(),(tv

txyt

txykx

txy∂

∂=

∂∂

=∂

∂ω

Equação de onda

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Ondas

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Tópicos

• Isaac Newton (1642‐1727)– Descartava a hipótese ondulatória de Huygens, entreoutras cosas porque no explicava a propagaçãoretilínea da luz.

– Elaborou a teoria corpuscular segundo a qual a luz eraum jato de partículas que se originava na fonte de luze que se deslocavam a grande velocidade.

– Utilizando a teoria corpuscular pode explicar as leis dareflexão e da refração. Não entanto, sua dedução dalei da refração dependia de que a luz movesse commaior rapidez na água o no vidro que no ar.

– Em 1660, aos 18 anos já tinha fabricado um telescópiopequeno e pouco potente, mas usou espelhos em vezde lentes para evitar a aberração cromática que dalugar a imagens com franjas de colores: telescópio dereflexão.

– Realizou una série de estudos com prismas e com luzbranca que lhe permitiu obter o espectro de dita luz.

– Resumiu seus experimentos com prismas em seu livroOpticks.

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Ondas vs. partículas

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Tópicos

• Thomas Young (1773 ‐1829).– Médico inglês que se dedicou ao funcionamento do olhohumano estabelecendo que existe um receptor paracada uma das cores primárias.

– Descobriu como muda a curvatura do cristalino paraenfocar objetos a distintas distâncias e a origem doastigmatismo.

– Encontrou que se deixava passar luz que procedia deuma única fonte, através de duas pequenas fendas muitopróximas, se formavam unas bandas brilhantes quealternavam com outras mais escuras. Baseado nofenômeno de interferência que se produzia, estabeleceudefinitivamente a natureza ondulatória da luz. Explicoudesta maneira as cores que se formam em filmes finos.

– Acreditava que as vibrações luminosas se efetuavam emdireção paralela à propagação das ondas luminosas. Istolhe impediu de identificar os fenômenos de polarizaçãodescobertos por volta de 1805 pelo geômetra francêsLouis Etienne Malus.

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Ondas vs. partículas

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Tópicos

• Karl Friedrich Gauss (1777‐1855)– Matemático alemão.– Estabeleceu a teoria de primeira ordem da ópticageométrica, que se baseia na lei da refração e emconsiderações geométricas para calcular asposiciones das imagens e seus tamanhos nossistemas ópticos formados por lentes e espelhos.

– Esta teoria ainda é usada para desenhar todo tipode instrumentos ópticos.

– Sendo diretor do observatório de Gotingaconstruiu um heliotrópio, instrumento que refletiaa luz solar a grandes distancias e desta maneira osraios de luz se podiam empregar como líneas retasque marcavam a superfície terrestre. Obteveassim determinações trigonométricas maisprecisas da forma da Terra.

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Ondas vs. partículas

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Tópicos

• Augustín Fresnel (Francia,1788‐1827)– Físico francês que realizou numerosos experimentossobre interferência e difração.

– Desenvolveu uma rigorosa base matemática para ateoria ondulatória.

– Pus em prática a idéia de Leclerc e inventou umaparato de enfoque que se emprega atualmente eque proporciona una luminosidade quatro vezesmaior que a de um refletor ordinário.

– Recortou una lente esférica e areduziu a una serie de anéis que sãoprismas parabólicos concêntricos queconcentram a luz dispersa.

– Instalado pela primeira vez num faroem Chassiron (Francia) em 1827. OFresnel é a fonte mais usada de luznos estudos de cine e televisão e seusa com freqüência nas iluminaçõesteatrais.

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Ondas vs. partículas

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Tópicos

Em 1818 a Academia Francesa de Ciências ofereceu um prêmio para quem pudera dar omelhor estudo experimental da propagação da luz e o apoiara num marco teórico. Fresnelapresentou um informe de 135 páginas. Todo isto tem mais mérito tendo em conta queFresnel não conhecia os trabalhos de Huygens. Assim que fez tudo de zero.Esse trabalho tinha que ser apresentado a um jurado declaradamente newtoniano quepreferiam o método corpuscular para modelar o comportamento de propagação da luz: omatemático Simeón‐Denis Poisson (1781‐1840), o físico Jean‐Baptiste Biot (1774‐1862) eo matemático e astrônomo Pierre‐Simon Laplace (1749‐1827).

O ponto de Arago / Poisson

No intuito de provar que a teoria estava equivocada,Possion usou as equações da teoria de Fresnel parademonstrar que estas implicavam que se devia formar umponto brilhante no centro do padrão de difração de umobjeto circular opaco (na região de sombra)Dominique Arago (1786‐1853) verificouexperimentalmente a predição de Poisson. Como o pontobrilhante se produz dentro da sombra nenhuma teoriacorpuscular pode explicar este efeito.

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Ondas vs. partículas

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Tópicos

• James Clerk Maxwell (1831 – 1879)– A eletricidade e o magnetismo estavam  originalmente considerardas não relacionadas.

– Em 1865, apresentou uma teoria matemática que mostra a inter‐relação entre todos os fenômenos magnéticos e elétricos.

– Através de uma interpretação baseada em campos elétricos e magnéticos as equações que levam seu nome e são a base do eletromagnetismo. 

– Estabeleceu a natureza eletromagnética da luz.

– Fez contribuições importantes para o entendimento da teoria cinética dos gases, natureza dos anéis de Saturno, a visão das cores.

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Eletromagnetismo

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Tópicos

Predições da teoria de Maxwell

• Usando seu formalismo matemático provou que os campos magnéticos e elétricos jogam papéis simétricos na natureza. 

• Propôs que uma mudança num campo elétrico deveria produzir um campo elétrico. 

• Calculou que a velocidade de  luz seria 3x108 m/s• Concluiu que a luz visível e todos os outros tipos de radiação eletromagnética consistem de campos elétricos e magnéticos flutuantes com cada campo induzindo o outro. 

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Eletromagnetismo

Óptica Natureza da Luz

Tópicos

As equações de Maxwell

Combinando estas equações é possível obter a equação para as ondas eletromagnéticas:

0

0

BE EtEB Bt

με

∂∇ ⋅ = ∇× = −

∂∂

∇ ⋅ = ∇× =∂

22

2

1,EE ct

μεμε

∂∇ = =

∂

Maxwell comparando as equações de E e B com a equação das ondas e usando os 

valores experimentais, de Weber e Kolraush para μ e ε no vácuo, (μ0 = 4π.10‐7 m.kg.C‐1 e  

ε0 = 8,85 . 10‐12 s2C2m‐3kg‐1) e de Fizeau para a velocidade da luz c, verifica que a luz pode ser descrita como uma onda electromagnética que se propaga no vácuo com velocidade c. Pág. 39

Eletromagnetismo

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Tópicos

Confirmação das previsões de Maxwell

• Hertz (1857 – 1894)– Primeiro em gerar e detectar ondas eletromagnéticas no laboratório.– Mostrou que as ondas de radio podem ser refletidas, refratadas e difratadas. 

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Eletromagnetismo

Óptica Natureza da Luz

Tópicos

O espectro eletromagnético

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Eletromagnetismo

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Tópicos

A luz é radiação eletromagnética caracterizada por seu comprimento de onda (λ)Pág. 42

Eletromagnetismo

Óptica Natureza da Luz

Tópicos

Absorção atmosfêrica

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Eletromagnetismo

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Tópicos

• Albert Einstein ( 1879‐1955)– Da relatividade: a luz não precisa do éter para sepropagar

– Da relatividade: no nosso universo a velocidadeda luz no vácuo é constante e é o limite.

– Do efeito fotoelétrico: a energia da radiaçãoluminosa viaja em pequenos paquetes deenergia que chamou fótons.

– Do efeito fotoelétrico: usou o modelo da Planckonde a energia do fóton é diretamenteproporcional à freqüência da luz.

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Eletromagnetismo

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Tópicos

É a velocidade da luz infinita?

• O Simplicio de Galileo matem a posição aristotélica  (a mesma de Descartes), – “A experiência do dia a dia mostra que a propagação da luz é instantânea; quando vemos uma peça de artilharia disparada a uma grande distância, o clarão chega aos nossos olhos sem perda de tempo; mas o som chega oasnossos ouvidos depois de um apreciável intervalo.”

•Galileo em Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno a due nuove scienze, publicado em 1638, propõe um experimento usando lanternas, telescópios e obturadores separados por várias milhas. 

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Velocidade da luz

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1667 Experimento das lanternas• A Accademia del Cimento de Florência seguiu a proposta de Galileo e realizou a primeira tentativa de medir a velocidade da luz.

• Foram usando dois observadores separados por uma distância de aproximadamente uma milha.

• O tempo de ração humano típico é de 0,2 s; o que é insuficiente para determinar c com qualquer precisão.

• Provou que a luz viaja pelo menos 10 vezes mais rápido que o som. 

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• Em 1676, o astrônomo danés Olaus Rømerdescobriu que o momento exato dos eclipses das luas de Júpiter dependem de sua distância à Terra.

• Isto acontece porque o tempo que a luz demora em chegar à Terra depende da distância entre Júpiter e a Terra.

• Usando a equação:    c = (d1 ‐ d2)/(t1 ‐ t2) Roemer determinou

c = 2.1 x 108 m/s.

1676: Primeira evidência da velocidade finita

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• A aberração estelar é um fenômeno astronômico que produz um movimento aparente de objetos celestes devido ao movimento da Terra em volta do Sol.

• Bradley usou a aberração estelar para calcular a velocidade da luz conhecendo:– a velocidade da Terra em volta do Sol. – o ângulo de aberração.

• O resultado obtido por Bradley deu fim à discussão sobre a velocidade infinita da luz

• A velocidade da luz no vácuo calculada por este método é c = 301 000 km/s.

1728 Aberração estelar

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• Pontos relevantes do experimento de Fizeau’s :– usou uma fenda para produzir um feixe estreito– a luz viaja através de uma engrenagem– logo é refletida num espelho  – a velocidade de rotação da engrenagem é ajustada para que a luz passe pelo próximo espaço

• c pode ser calculada usando a seguinte relação:

c = (2D * v)/d–D = distância entre a engrenagem e o espelho–v = velocidade da engrenagem–d = distância entre espaços na engrenagem

• Fizeau determinou que 

c = 3.15 x 108 m/s

1849 Experimento de Fizeau

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• Leon Foucault refletiu luz desde um espelho giratório num espelho fixo. Esta luz é refletida de volta para o espelho giratório. 

• A luz e defletida pelo espelho parcialmente prateado para um ponto onde pode ser facilmente observada.  Como o espelho está girando, o feixe de luz vai sofrer um deslocamento, o qual pode ser empregado para calcular c.

1875 Experimento de Foucault

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• O físico alemão A. A. Michelson redesenho o sistema de Foucault para poder obter uma precisão muito maior.

• No lugar de colocar o espelho fixo a 30 m, como o fez Foucault, Michelson usou uma distância de quase 700 m. 

• Usando este método, Michelson obteve o valor c = 299,792 km/s, que é 20 vezes mais preciso que o de Foucault.

• Este valor foi aceito como a mais precisa medida de c pelos seguintes 40 anos.

1878 Experimento  de Michelson

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1878 Experimento  de Michelson

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• O experimento de Michelson‐Morley mostrou um efeito nulo do “vento do éter”

• A implicação teórica deste resultado é devida a que as equações dos campos eletromagnéticas devem  considerar a invariância com o movimento do éter. 

• Isto leva a que as equações de Maxwell devem ser invariantes baixo uma transformação de um sistema de referência a outro. 

1887 Experimento de Michelson‐Morley

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Valores históricos da velocidade da luz 

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Transmissão, reflexão e absorção

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Luz e cores

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Combinando cores

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- Light and Color

A cor dos objetos

A cor de um objeto opaco é determinada pela luz que ele reflete.

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Luz e cores

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- Light and Color

A cor dos objetos

A cor dos objetos transparentes é determinada pela luz que eles transmitem.

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Luz e cores

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Atalhos para outros documentos

2 - Reflexão

1 – Natureza da Luz

3 - Espelhos

4 - Refração

5 - Lentes

6 – Instrumentos ópticos

7 – Interferência

8 - Difração

0 - Introdução à Disciplina

9 - Polarização

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Atalhos