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Ó"caGeométrica
Prof.MarcoA.Simões
Anaturezadaluz• NosséculosXVIIeXVIIIhaviamduasinterpretaçõesparaa
naturezadaluz
Newton(1642-1727)propunhaquealuzeracompostadepequenoscorpos,quepodiamviajarnovácuo.
Huygens(1629-1695)acreditavaquealuzeracompostaporpulsos,ouondas,quesepropagavamnoÉter
Anaturezadaluz• Nenhumdosmodelosexplicavasa"sfatoriamenteanatureza
daluz:
hXp://pre.univesp.br/a-natureza-da-luz#.V8huX5Mwjsk
• Omodelocorpuscularnãoexplicavaadifraçãoeainterferência,quesãocaracterís"casdasondas
• Omodeloondulatório
necessitavadeumasubstâncianuncavista,oÉter,poisnãoseconcebiaqueumaondapoderiatransitarnaausênciadematéria
Difração Interferência
Anaturezadaluz• Apar"rdadécadade1860,Maxwelldeuinícioàteoriamodernadoeletromagne"smo,queuneaeletricidade,omagne"smoeaó"ca,demonstrandoqueasondaseletomagné"cassepropagamnovácuoavelocidadedaluz.
• Essedesenvolvimentofavoreceuateoriaondulatória.
JamesMaxwell(1831-1879)
Anaturezadaluz• Apar"rde1900,ojsico
alemãoMaxPlanckconstatouquetodaenergiaécons"tuídademinúsculosquanta.Osquantadeluzpassaramaserchamadosdefótons,eosdeoutrasnaturezaspermaneceramcomoquanta.
• Einstein,usandooteoremadePlanck,paraexplicaroefeitofotoelétrico.
• Ateoriacorpusculardaluzestavadevolta.
Anaturezadaluz• Ahipóteseaceitaatualmenteéa
hipótesedeDeBroglie,dequeasparmculastambémsecomportamcomoonda.
• Emcertascircunstânciasaluzsecomportacomoondaeemoutrascomoparmcula.
• Emgeral,aluzeasparmculassubatômicassecomportamcomoondasenquantoestãotrafegandopeloespaçoecomocorpúsculosquandointeragemcomamatéria.
Frentedeondaeraiodeluz• Localgeométricoemquetodosospontosestãonamesmafase
• Podeseresféricaouplana
Frentedeondaeraiodeluz• Osraiossãolinhasimagináriasquetêmorigemnafontedeluz,esãoperpendicularesàfrentedeonda
Reflexãoerefração• Osraiosdeluzpodemserdesviadosporreflexãoouporrefração
Reflexão:quandoa"ngemumasuperjcie
Refração:quandomudamomeiodepropagação
Reflexão• Dependendodasuperjcie,areflexãopodeserespecularoudifusa
Reflexãoespecular Reflexãodifusa
Reflexão• Leidareflexão:nareflexãoespecular,oângulodeincidênciaéigualaoângulodereflexão
Osângulosdeincidênciaereflexãosãomedidosapar"rdanormal
Normal
Θ1 =Θ1′
Θ1 Θ1′
Reflexão• Paraoobservador,forma-seumaimagemvirtual,queseencontra“atrás”doespelho
hXp://www.freezeray.com/flashFiles/planeMirror.htm
Reflexão• Asimagensformadassãosimétricas
Exemplo• Calculeadistânciaentreoobservadoreocumedaárvorenaimagemrefle"da,naconfiguraçãoabaixo
20m
5m
2m
Refração• Quandoumraiodeluzatravessameiosdiferentes,suadireçãoéalterada
• Umapartedoraioérefle"da,obedecendoaleidareflexão,eoutraérefratada.
• Oânguloderefraçãodependedarelacãoentreosíndicesderefraçãodassubstâncias.
Refração• Índicederefração– Éumapropriedadedosmateriaistransparentesqueindicaquantasvezesavelocidadedepropagaçãodaluznovácuoémaiordoqueele.
– Porexemplo,emumasubstância,aluzviajaaumavelocidadede2,0x108m/s.Considerandoqueavelocidadedaluznovácuoéde3,0x108m/s,qualoíndicederefraçãodessasubstância?
n= c
v⇒n= 3,0×10
8
2,0×108 ⇒n=1,5×108m/ s
Refração
Refração• LeideSnell-Descartes
Θ1 Θ1′
Θ2
n1 ⋅senΘ1 = n2 ⋅senΘ2
Refração
Θ1 =Θ2 Θ1 >Θ2 Θ1 <Θ2
Exemplo• Calculeoânguloderefraçãonacondiçãoabaixo
n1 ⋅senΘ1 = n2 ⋅senΘ2
1,00⋅sen 54,00 =1,50⋅senΘ2
senΘ2 =1,00⋅sen 54,00
1,50senΘ2 =0,539Θ2 = arcsen0,539Θ2 =32,70
Refração• Nosmeiosmateriais,asdiferentescoresviajamcomvelocidadesligeiramentediferentes.
• Assim,oânguloderefraçãomudaumpouco,dependendodacor.
• Aincidênciadaluzemumprismaresultanaseparaçãodascores,chamadadedispersão
Reflexãototal• Aotrafegardeummeiodemaioríndicederefraçãoparaumdemenor
índicederefração,porexempo,dovidroparaoar,háumânguloapar"rdoqualareflexãoétotal,eoraioétotalmenterefle"doparaovidro.
• Esseefeitoéusadonasfibrasó"cas.
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