tópicos da história da física clássica - Óptica

Tópicos da História da Física ClássicaÓptica

Victor O. Rivelles

Instituto de Física da Universidade de São PauloEdifício Principal, Ala Central, sala 354

e-mail: [email protected]://www.fma.if.usp.br/~rivelles

http://www.fma.if.usp.br/~rivelles

Descartes

Le Monde, (ou Tratado sobre a Luz) de R.Descartes, 1633.Trata da filosofia, física e biologia. Influenciou Newton e outros.

O universo é composto de pequenos corpúsculos de matéria(atomismo).Não existe vácuo: a matéria está em movimento constante deforma a evitar a formação do vácuo.Vórtices de matéria explicariam a criação do sistema solar e omovimento orbital dos planetas.A propagação da luz é similar à transmissão de um impulsomecânico através de uma bengala que um cego usa ao bater emvários objetos.A luz é associada com o movimentonum meio, uma perturbação quepropaga-se por meios mecânicos.Reflexão da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola ao atingiruma parede.

Descartes

Le Monde, (ou Tratado sobre a Luz) de R.Descartes, 1633.Trata da filosofia, física e biologia. Influenciou Newton e outros.O universo é composto de pequenos corpúsculos de matéria(atomismo).Não existe vácuo: a matéria está em movimento constante deforma a evitar a formação do vácuo.Vórtices de matéria explicariam a criação do sistema solar e omovimento orbital dos planetas.

A propagação da luz é similar à transmissão de um impulsomecânico através de uma bengala que um cego usa ao bater emvários objetos.A luz é associada com o movimentonum meio, uma perturbação quepropaga-se por meios mecânicos.Reflexão da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola ao atingiruma parede.

Descartes

Le Monde, (ou Tratado sobre a Luz) de R.Descartes, 1633.Trata da filosofia, física e biologia. Influenciou Newton e outros.O universo é composto de pequenos corpúsculos de matéria(atomismo).Não existe vácuo: a matéria está em movimento constante deforma a evitar a formação do vácuo.Vórtices de matéria explicariam a criação do sistema solar e omovimento orbital dos planetas.A propagação da luz é similar à transmissão de um impulsomecânico através de uma bengala que um cego usa ao bater emvários objetos.

A luz é associada com o movimentonum meio, uma perturbação quepropaga-se por meios mecânicos.Reflexão da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola ao atingiruma parede.

Descartes

Le Monde, (ou Tratado sobre a Luz) de R.Descartes, 1633.Trata da filosofia, física e biologia. Influenciou Newton e outros.O universo é composto de pequenos corpúsculos de matéria(atomismo).Não existe vácuo: a matéria está em movimento constante deforma a evitar a formação do vácuo.Vórtices de matéria explicariam a criação do sistema solar e omovimento orbital dos planetas.A propagação da luz é similar à transmissão de um impulsomecânico através de uma bengala que um cego usa ao bater emvários objetos.A luz é associada com o movimentonum meio, uma perturbação quepropaga-se por meios mecânicos.

Reflexão da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola ao atingiruma parede.

Descartes

Le Monde, (ou Tratado sobre a Luz) de R.Descartes, 1633.Trata da filosofia, física e biologia. Influenciou Newton e outros.O universo é composto de pequenos corpúsculos de matéria(atomismo).Não existe vácuo: a matéria está em movimento constante deforma a evitar a formação do vácuo.Vórtices de matéria explicariam a criação do sistema solar e omovimento orbital dos planetas.A propagação da luz é similar à transmissão de um impulsomecânico através de uma bengala que um cego usa ao bater emvários objetos.A luz é associada com o movimentonum meio, uma perturbação quepropaga-se por meios mecânicos.Reflexão da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola ao atingiruma parede.

Descartes

Refração da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola que rasgaum pedaço de tecido roto. Acomponente da velocidadeperpendicular ao tecido é diminuída e acomponente paralela permaneceinalterada. O raio de luz seria desviadona direção oposta à normal!!!

Descartes então afirma que quando a bola atinge o tecido suavelocidade perpendicular ao tecido aumenta !!! O raio de luz édesviado na direção da normal.Isso implica que a luz viaja mais rápido na água do que no ar! Oteste experimental teve que esperar 200 anos!Sucesso: explica a lei de Snell.Problema: Descartes acreditava que a luz propaga-seinstantâneamente: Ela chega aos nossos olhos vindo de umobjeto num instante ... para mim isto é tão certo que seestivesse errado eu estaria pronto a confessar que não seiabsolutamente nada de filosofia.

Descartes

Refração da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola que rasgaum pedaço de tecido roto. Acomponente da velocidadeperpendicular ao tecido é diminuída e acomponente paralela permaneceinalterada. O raio de luz seria desviadona direção oposta à normal!!!Descartes então afirma que quando a bola atinge o tecido suavelocidade perpendicular ao tecido aumenta !!! O raio de luz édesviado na direção da normal.

Isso implica que a luz viaja mais rápido na água do que no ar! Oteste experimental teve que esperar 200 anos!Sucesso: explica a lei de Snell.Problema: Descartes acreditava que a luz propaga-seinstantâneamente: Ela chega aos nossos olhos vindo de umobjeto num instante ... para mim isto é tão certo que seestivesse errado eu estaria pronto a confessar que não seiabsolutamente nada de filosofia.

Descartes

Refração da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola que rasgaum pedaço de tecido roto. Acomponente da velocidadeperpendicular ao tecido é diminuída e acomponente paralela permaneceinalterada. O raio de luz seria desviadona direção oposta à normal!!!Descartes então afirma que quando a bola atinge o tecido suavelocidade perpendicular ao tecido aumenta !!! O raio de luz édesviado na direção da normal.Isso implica que a luz viaja mais rápido na água do que no ar! Oteste experimental teve que esperar 200 anos!

Sucesso: explica a lei de Snell.Problema: Descartes acreditava que a luz propaga-seinstantâneamente: Ela chega aos nossos olhos vindo de umobjeto num instante ... para mim isto é tão certo que seestivesse errado eu estaria pronto a confessar que não seiabsolutamente nada de filosofia.

Descartes

Refração da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola que rasgaum pedaço de tecido roto. Acomponente da velocidadeperpendicular ao tecido é diminuída e acomponente paralela permaneceinalterada. O raio de luz seria desviadona direção oposta à normal!!!Descartes então afirma que quando a bola atinge o tecido suavelocidade perpendicular ao tecido aumenta !!! O raio de luz édesviado na direção da normal.Isso implica que a luz viaja mais rápido na água do que no ar! Oteste experimental teve que esperar 200 anos!Sucesso: explica a lei de Snell.

Problema: Descartes acreditava que a luz propaga-seinstantâneamente: Ela chega aos nossos olhos vindo de umobjeto num instante ... para mim isto é tão certo que seestivesse errado eu estaria pronto a confessar que não seiabsolutamente nada de filosofia.

Descartes

Refração da luz: a luz comporta-se deforma semelhante a uma bola que rasgaum pedaço de tecido roto. Acomponente da velocidadeperpendicular ao tecido é diminuída e acomponente paralela permaneceinalterada. O raio de luz seria desviadona direção oposta à normal!!!Descartes então afirma que quando a bola atinge o tecido suavelocidade perpendicular ao tecido aumenta !!! O raio de luz édesviado na direção da normal.Isso implica que a luz viaja mais rápido na água do que no ar! Oteste experimental teve que esperar 200 anos!Sucesso: explica a lei de Snell.Problema: Descartes acreditava que a luz propaga-seinstantâneamente: Ela chega aos nossos olhos vindo de umobjeto num instante ... para mim isto é tão certo que seestivesse errado eu estaria pronto a confessar que não seiabsolutamente nada de filosofia.

Newton

Opticks, de I. Newton, 1704.Diferentemente do Principia, este livrocontém uma coleção de experimentos evárias deduções à partir dos mesmos.Não trata da óptica geométrica mas danatureza da luz, da cor e do fenômenoda difração.

Newton usou a proposta de Descartes eassumiu que a luz era composta departículas.Usou o fato de que sombras bem delineadas podem serformadas por obstáculos sólidos no caminho da luz. Se a luzfosse composta de pulsos num meio ela deveria se comportarcomo ondas de som.

Newton

Opticks, de I. Newton, 1704.Diferentemente do Principia, este livrocontém uma coleção de experimentos evárias deduções à partir dos mesmos.Não trata da óptica geométrica mas danatureza da luz, da cor e do fenômenoda difração.Newton usou a proposta de Descartes eassumiu que a luz era composta departículas.

Usou o fato de que sombras bem delineadas podem serformadas por obstáculos sólidos no caminho da luz. Se a luzfosse composta de pulsos num meio ela deveria se comportarcomo ondas de som.

Newton

Opticks, de I. Newton, 1704.Diferentemente do Principia, este livrocontém uma coleção de experimentos evárias deduções à partir dos mesmos.Não trata da óptica geométrica mas danatureza da luz, da cor e do fenômenoda difração.Newton usou a proposta de Descartes eassumiu que a luz era composta departículas.Usou o fato de que sombras bem delineadas podem serformadas por obstáculos sólidos no caminho da luz. Se a luzfosse composta de pulsos num meio ela deveria se comportarcomo ondas de som.

Huygens

Polarização: Newton achava queas partículas de luz tinham ladose eram retangulares.

Treatise on Light, de C.Huygens, 1690. Apresentou ateoria da luz como impulsos nummeio.Não é a teoria ondulatória usual pois movimentos periódicosainda não haviam sido estudados adequadamente.Explica reflexão, refração e interferência além da polarização.Por outro lado, Newton sugeriu que a luz poderia terpropriedades periódicas a fim de explicar a refração.

Huygens

Polarização: Newton achava queas partículas de luz tinham ladose eram retangulares.Treatise on Light, de C.Huygens, 1690. Apresentou ateoria da luz como impulsos nummeio.

Não é a teoria ondulatória usual pois movimentos periódicosainda não haviam sido estudados adequadamente.Explica reflexão, refração e interferência além da polarização.Por outro lado, Newton sugeriu que a luz poderia terpropriedades periódicas a fim de explicar a refração.

Huygens

Polarização: Newton achava queas partículas de luz tinham ladose eram retangulares.Treatise on Light, de C.Huygens, 1690. Apresentou ateoria da luz como impulsos nummeio.Não é a teoria ondulatória usual pois movimentos periódicosainda não haviam sido estudados adequadamente.Explica reflexão, refração e interferência além da polarização.

Por outro lado, Newton sugeriu que a luz poderia terpropriedades periódicas a fim de explicar a refração.

Huygens

Polarização: Newton achava queas partículas de luz tinham ladose eram retangulares.Treatise on Light, de C.Huygens, 1690. Apresentou ateoria da luz como impulsos nummeio.Não é a teoria ondulatória usual pois movimentos periódicosainda não haviam sido estudados adequadamente.Explica reflexão, refração e interferência além da polarização.Por outro lado, Newton sugeriu que a luz poderia terpropriedades periódicas a fim de explicar a refração.

Velocidade da Luz

Thomas Hobbes em 1644 e Huygens em 1690 propuseram ateoria de que a luz consiste de pulsos que se propagam e que avelocidade de propagação é menor em meios mais densos.

Para decidir entre ambas era necessário medir a velocidade daluz no ar e na água.Em 1638 Galileu tentou medir a velocidade da luz mas nãoobteve resultados conclusivos: Quando vemos a artilhariaatirando a uma distância muito grande o lampejo atinge nossosolhos num lapso de tempo muito curto; mas o som atingenossos ouvidos somente após um intervalo de tempo razoável.Em 1676 Ole Rømer previu um atrasode 22 minutos no eclipse de Io, um dossatélites de Júpiter, quando a Terra estáem pontos opostos de sua órbita.Juntamento com Huygens, calcularam avelocidade da luz: cerca de 2 × 108 m/s.

Velocidade da Luz

Thomas Hobbes em 1644 e Huygens em 1690 propuseram ateoria de que a luz consiste de pulsos que se propagam e que avelocidade de propagação é menor em meios mais densos.Para decidir entre ambas era necessário medir a velocidade daluz no ar e na água.

Em 1638 Galileu tentou medir a velocidade da luz mas nãoobteve resultados conclusivos: Quando vemos a artilhariaatirando a uma distância muito grande o lampejo atinge nossosolhos num lapso de tempo muito curto; mas o som atingenossos ouvidos somente após um intervalo de tempo razoável.Em 1676 Ole Rømer previu um atrasode 22 minutos no eclipse de Io, um dossatélites de Júpiter, quando a Terra estáem pontos opostos de sua órbita.Juntamento com Huygens, calcularam avelocidade da luz: cerca de 2 × 108 m/s.

Velocidade da Luz

Thomas Hobbes em 1644 e Huygens em 1690 propuseram ateoria de que a luz consiste de pulsos que se propagam e que avelocidade de propagação é menor em meios mais densos.Para decidir entre ambas era necessário medir a velocidade daluz no ar e na água.Em 1638 Galileu tentou medir a velocidade da luz mas nãoobteve resultados conclusivos: Quando vemos a artilhariaatirando a uma distância muito grande o lampejo atinge nossosolhos num lapso de tempo muito curto; mas o som atingenossos ouvidos somente após um intervalo de tempo razoável.

Em 1676 Ole Rømer previu um atrasode 22 minutos no eclipse de Io, um dossatélites de Júpiter, quando a Terra estáem pontos opostos de sua órbita.Juntamento com Huygens, calcularam avelocidade da luz: cerca de 2 × 108 m/s.

Velocidade da Luz

Thomas Hobbes em 1644 e Huygens em 1690 propuseram ateoria de que a luz consiste de pulsos que se propagam e que avelocidade de propagação é menor em meios mais densos.Para decidir entre ambas era necessário medir a velocidade daluz no ar e na água.Em 1638 Galileu tentou medir a velocidade da luz mas nãoobteve resultados conclusivos: Quando vemos a artilhariaatirando a uma distância muito grande o lampejo atinge nossosolhos num lapso de tempo muito curto; mas o som atingenossos ouvidos somente após um intervalo de tempo razoável.Em 1676 Ole Rømer previu um atrasode 22 minutos no eclipse de Io, um dossatélites de Júpiter, quando a Terra estáem pontos opostos de sua órbita.

Juntamento com Huygens, calcularam avelocidade da luz: cerca de 2 × 108 m/s.

Velocidade da Luz

Thomas Hobbes em 1644 e Huygens em 1690 propuseram ateoria de que a luz consiste de pulsos que se propagam e que avelocidade de propagação é menor em meios mais densos.Para decidir entre ambas era necessário medir a velocidade daluz no ar e na água.Em 1638 Galileu tentou medir a velocidade da luz mas nãoobteve resultados conclusivos: Quando vemos a artilhariaatirando a uma distância muito grande o lampejo atinge nossosolhos num lapso de tempo muito curto; mas o som atingenossos ouvidos somente após um intervalo de tempo razoável.Em 1676 Ole Rømer previu um atrasode 22 minutos no eclipse de Io, um dossatélites de Júpiter, quando a Terra estáem pontos opostos de sua órbita.Juntamento com Huygens, calcularam avelocidade da luz: cerca de 2 × 108 m/s.

Velocidade da Luz

Isso confirmou que a luz não se propaga instantâneamente masleva um tempo finito.

Em 1862 L. Foucault determinou a velocidade da luz em2.98 × 108 m/s.Em 1856 W. E. Weber mediu 1√

µ0ε0e encontrou um valor

numérico próximo da velocidade da luz.Só em meados do século 19 é que se pode medir a velocidadeda luz no ar e na água!

Velocidade da Luz

Isso confirmou que a luz não se propaga instantâneamente masleva um tempo finito.Em 1862 L. Foucault determinou a velocidade da luz em2.98 × 108 m/s.

Em 1856 W. E. Weber mediu 1√µ0ε0

e encontrou um valornumérico próximo da velocidade da luz.Só em meados do século 19 é que se pode medir a velocidadeda luz no ar e na água!

Velocidade da Luz

Isso confirmou que a luz não se propaga instantâneamente masleva um tempo finito.Em 1862 L. Foucault determinou a velocidade da luz em2.98 × 108 m/s.Em 1856 W. E. Weber mediu 1√

µ0ε0e encontrou um valor

numérico próximo da velocidade da luz.Só em meados do século 19 é que se pode medir a velocidadeda luz no ar e na água!

Teoria Ondulatória da Luz

Até o início do século 19 a teoria de Newton era a preferida.

Thomas Young e Augustin Fresnel colocaram a teoriaondulatória da luz numa base extremamente firme entre 1800 e1820.

Utilizaram asuperposição deondas: interferência.Experiência da fendadupla de Young.

http://http://www.youtube.com/watch?v=dNx70orCPnAUsando as equações de Fresnel para a difração, Poissondemonstrou que se houvesse um pequeno disco redondocolocado no caminho do raio de luz, uma marca brilhantedeveria aparecer no centro da sombra!!!


Até o início do século 19 a teoria de Newton era a preferida.Thomas Young e Augustin Fresnel colocaram a teoriaondulatória da luz numa base extremamente firme entre 1800 e1820.





Utilizaram asuperposição deondas: interferência.

Experiência da fendadupla de Young.





http://http://www.youtube.com/watch?v=dNx70orCPnA

Usando as equações de Fresnel para a difração, Poissondemonstrou que se houvesse um pequeno disco redondocolocado no caminho do raio de luz, uma marca brilhantedeveria aparecer no centro da sombra!!!


A mancha brilhante de Poisson.

Em 1850 Fizeau e Foucaultdemonstraram que a velocidadeda luz na água é menor do queno ar: v = c/n, onde n é o índicede refração.Em 1862 Maxwell mostra que a velocidade de propagação deuma onda eletromagnética é 1√

µ0ε0e conclui: É muito difícil evitar

a conclusão de que a luz consiste de ondas transversais domesmo meio que é a causa dos efeitos elétricos e magnéticos.A luz é uma onda transversal de campos elétricos e magnéticos!Em 1864 em A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field:A luz é uma perturbação eletromagnética propagada através docampo de acordo com as leis eletromagnéticas.


A mancha brilhante de Poisson.Em 1850 Fizeau e Foucaultdemonstraram que a velocidadeda luz na água é menor do queno ar: v = c/n, onde n é o índicede refração.

Em 1862 Maxwell mostra que a velocidade de propagação deuma onda eletromagnética é 1√




A mancha brilhante de Poisson.Em 1850 Fizeau e Foucaultdemonstraram que a velocidadeda luz na água é menor do queno ar: v = c/n, onde n é o índicede refração.Em 1862 Maxwell mostra que a velocidade de propagação deuma onda eletromagnética é 1√


a conclusão de que a luz consiste de ondas transversais domesmo meio que é a causa dos efeitos elétricos e magnéticos.A luz é uma onda transversal de campos elétricos e magnéticos!

Em 1864 em A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field:A luz é uma perturbação eletromagnética propagada através docampo de acordo com as leis eletromagnéticas.


A mancha brilhante de Poisson.Em 1850 Fizeau e Foucaultdemonstraram que a velocidadeda luz na água é menor do queno ar: v = c/n, onde n é o índicede refração.Em 1862 Maxwell mostra que a velocidade de propagação deuma onda eletromagnética é 1√




Polarização : explicada por ondastransversais.Problema: deve existir um meiosólido para transportar a ondatransversal: o éter luminífero.

O éter deve ocupar todo o espaço e os corpos.Como a velocidade da onda no sólido é

√T/ρ, T é a tensão do

sólido e ρ sua densidade, isso significa que o éter possui umatensão muito grande e é pouco denso!Solução: relatividade restrita de Einstein em 1905.


Polarização : explicada por ondastransversais.

Problema: deve existir um meiosólido para transportar a ondatransversal: o éter luminífero.






O éter deve ocupar todo o espaço e os corpos.

Como a velocidade da onda no sólido é√

T/ρ, T é a tensão dosólido e ρ sua densidade, isso significa que o éter possui umatensão muito grande e é pouco denso!Solução: relatividade restrita de Einstein em 1905.





sólido e ρ sua densidade, isso significa que o éter possui umatensão muito grande e é pouco denso!

Solução: relatividade restrita de Einstein em 1905.

tópicos da história da física clássica - Óptica

Documents