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31-01-2012
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Unidade 1 – SOM E LUZ
Ciências Físico-químicas - 8º ano de escolaridade
•O que é a luz?
• Como se propaga?
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 2
Objetivos
• Concluir que a visão dos objetos implica a propagação da luz, em diferentes meios, desde a
fonte de luz aos objetos e destes aos nossos olhos.
• Caracterizar a luz como fenómeno ondulatório.
• Analisar o espetro da luz visível com base na dispersão e composição da luz.
• Interpretar a cor dos objetos.
• Interpretar e reconhecer a importância da reflexão e difusão da luz.
• Distinguir e reconhecer a aplicabilidade das diferentes características das imagens fornecidas
pelos vários tipos de espelhos.
• Interpretar a refração da luz com base no facto de a sua velocidade de propagação ser
diferentes em diferentes meios.
• Compreender o funcionamento das lentes com base na refração da luz para reconhecer a sua
importância e aplicabilidade na vida real.
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 3
O que é a luz?
A luz, tal como o som, é um fenómeno de natureza ondulatória;
As ondas luminosas são ondas eletromagnéticas, ondas de natureza diferente das ondas sonoras,
que são ondas mecânicas.
As ondas eletromagnéticas são ondas transversais, ao contrário das do som que são longitudinais.
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 4
O que é a luz?
As ondas luminosas são ondas transversais, ou seja, a direcção em que se
propagam é perpendicular à direcção em que se deu a perturbação.
As ondas de luz e de som caraterizam-se pelas mesmas grandezas físicas:
frequência,
amplitude,
comprimento de onda e
velocidade de propagação.
As ondas eletromagnéticas são ondas transversais que se propagam quer em
meios materiais quer no vazio.
As ondas transversais não necessitam de meio material para se propagar.
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• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 5
O que é a luz?
Semelhanças entre a Luz e Som
- Caracterizam-se por uma frequência, uma
amplitude, um comprimento de onda e uma
velocidade de propagação;
- Sofrem reflexão e refração quando
encontram meios materiais.
- Há sons audíveis e sons não audíveis pelo
ser humano, há luz visível e luz não visível
pelo ser humano.
- Transportam energia e não matéria.
Diferenças entre a Luz e Som
- O som é uma onda mecância – propaga-se
apenas em meios materiais.
- A luz é uma onda eletromagnética,
propaga-se em meios materiais e no vazio.
- O som quando se propaga no ar, é uma
onda longitudinal, enquanto que a luz é
uma onda transversal.
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 6
O que é a luz?
Espetro eletromagnético: conjunto de todas as ondas eletromagnéticas de diferentes
frequências, umas visíveis outras não para os nossos olhos.
A luz visível é uma pequena parte do espetro eletromagnético, do qual fazem parte: Ondas rádio,
microondas, infravermelhos, ultra-violeta, raios X e raios
Cada uma destas ondas apresenta um comprimento de onda e uma frequência característicos
que se relacionam pela expressão
C = x f
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 7
O que é a luz?
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 8
O que é a luz?
As ondas luminosas ou ondas eletromagnéticas:
• Resultam da propagação de vibrações eletromagnéticas em diferentes meios e no vazio;
• A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas é muito grande o seu valor depende
do meio onde se propagam;
No vazio e no ar, todas as ondas eletromagnéticas se propagam à mesma velocidade
Qual a velocidade
da luz?
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• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 9
O que é a luz?
A velocidade da luz
A luz proveniente do Sol demora cerca de 8,4 minutos a chegar à Terra,
percorrendo uma distância de aproximadamente 150 000 000 km.
8,4 minutos = 504 segundos
150 000 000 km = 150 000 000 000 m
𝑣 =𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑎 𝑙𝑢𝑧
𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑚𝑜𝑟𝑎 𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑟 𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑜 𝑆𝑜𝑙 𝑒 𝑎 𝑇𝑒𝑟𝑟𝑎
V = 150 000 000 000 𝑚
504 𝑠
V 300 000 000 m/s (trezentos milhões de metros)
ou V 3,0 x 108 m/s
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 10
O que é a luz?
A velocidade da luz
No vazio, nada de propaga mais depressa do que a luz!!!
A velocidade da luz no ar é sensivelmente igual a 300 000 000 m/s, mas menor
noutros meios.
Meio Velocidade de
propagação (km/s)
Ar (e vazio) 300 000
Água 225 000
Diamante 124 000
Álcool etílico 221 000
Acrílico ( e vidro comum) 200 000
Cristal 188 000
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 11
O que é a luz?
As ondas luminosas caracterizam-se por grandezas físicas como a amplitude, a frequência,
comprimento de onda e velocidade de propagação.
• A amplitude das ondas luminosas relaciona-se com a intensidade da luz emitida pela fonte
luminosa:
Maior amplitude das ondas luminosas maior intensidade da luz
Menor amplitude das ondas luminosas menor intensidade da luz
• Todas as ondas luminosas têm comprimento de onda, muito pequeno (expresso em nanómetro,
nm, submúltiplo do metro)
1 nm = 0,000 000 001 m, ou 10-9 m
1 m = 1 000 000 000 nm, ou 109 nm
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 12
O que é a luz?
• A frequência, f, das ondas luminosas é muito grande, pois quanto menor o comprimento de
onda, maior é a frequência:
- A frequência das ondas luminosas relaciona-se com a energia que transportam e
está relacionada à cor da luz:
→Quanto maior a frequência de uma onda luminosa, mais energia ela transporta.
Luz vermelha:
Maior comprimento de
onda;
Menor frequência;
Menor energia
Luz azul:
Menor comprimento de
onda;
Maior frequência;
Maior energia
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• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 13
EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO
1. Sabendo que o comprimento de onda de determinada radiação luminosa tem, num
determinado meio transparente, o valor de 423,8 nm e que esta radiação tem uma frequência
de 6,25x1014 Hz, determine o valor da rapidez (velocidade) com que a radiação se propaga
nesse meio.
2. Em dias de trovoada, verificamos que o trovão ouve-se sempre alguns segundos depois de se
ver o relâmpago.
a) Explica por que razão isso acontece.
b) Se ouvirmos o trovão 8 segundos depois de ver o relâmpago, a que distância se
encontra a trovoada? (considera que a velocidade do som no ar é de 340 m/s).
c) À distância calculada na alínea anterior, quanto tempo demora a luz do relâmpago a
propagar-se? (considera que a velocidade da luz é 300 000 km/s).
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 14
EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO (resolução)
1. = 423,8 nm = 4,238x10-7m
f = 6,25x1014 Hz
m/s2,64x10v
106,26104,238v
fλv
8
147
2.
a) a velocidade do som no ar é muito inferior (340 m/s) à da velocidade da luz no ar (v=
3,0x108 m/s), por isso, sempre que ocorre uma trovoada se vê primeiro o relâmpago e só
depois se ouve o trovão.
b) t = 8s
d=?
v=340m/s
c) v= 300 00 km/s = 3,0x108 m/s
d=2,72x103m
t=?
mdd
tvdt
dv
27208340
segundostsm
mt
v
dt
t
dv
6
81007,9
/100,3
2720
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 15
Por que vemos os objetos?
É a luz detetada pelos nossos olhos que permite ver os objetos .
Os nossos olhos vêem os objetos porque estes emitem ou refletem luz visível.
Os nosso olhos só detetam a chamada luz vizível (cores do arco-íris);
A luz não visível é a luz a que não é detetada pelos nossos olhos.
Os corpos podem-se classificar em:
Luminosos: os que são fonte
luminosa, emitem luz (estrelas)
Iluminados: os que refletem a
luz. (Lua, outros planetas, nós,
uma planta, os alimentos e a
maior parte dos objetos que nos
rodeiam
Fontes luminosas:
todos os corpos que
produzem ou têm luz
própria.
Naturais ou artificiais
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 16
Por que vemos os objetos?
A luz visível emitida pela lâmpada,
representada pelos raios de luz, chega
as nossos olhos humanos.
Raios de luz: indicam o sentido e
a direção da propagação das
ondas de luz.
É apenas a luz visível emitida que nos permite ver, embora a lâmpada emita luz não visível.
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• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 17
Por que vemos os objetos?
TRIÂNGULO DA VISÃO
Vemos os corpos luminosos
– fontes de luz - quando
chega aos nossos olhos a
luz que eles emitem.
Vemos os restantes corpos
quando:
• recebem luz de um corpo
luminosos,
• Reenviam total, ou
parcialmente, a luz que
recebem;
• Chega as nossos olhos a luz
reenviada.
A fonte de luz, um corpo iluminado e os nossos olhos constituem o triângulo da visão.
A difusão da luz pelos objetos não luminosos é uma das condições necessárias para que possamos
ver os objetos.
Os corpos iluminados podem refletir a luz, se forem polidos, ou difundi-la, se forem rugosos.
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 18
Por que vemos os objetos?
Materiais transparentes:
deixam passa a luz.
Materiais translúcidos: deixam
passa a luz, mas espalham-na,
não sendo possível ver com
nitidez os objetos através deles
Materiais opacos:
não são atravessados
pela luz.
Exemplos: ar, água
límpida, vidro polido Exemplos: vidro fosco,
papel vegetal
Exemplos: madeira,
granito e os metais
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 19
Como se propaga a luz?
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 20
Como se propaga a luz?
Alguns factos que observamos no dia-a-dia sugerem que, num meio transparente e
homogéneo, a luz propaga-se em todas as direcções e em linha recta.
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• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 21
Como se propaga a luz?
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 22
Como se propaga a luz?
Os eclipses do Sol e da Lua, as sombras e a
formação de imagens invertidas numa câmara escura
são também exemplos que comprovam a propagação
rectilínea da luz.
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 23
Como se propaga a luz?
Num meio transparentes e
homogéneo a luz propaga-se em
todas as direcções e em linha recta.
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 24
Como se propaga a luz?
•Para tornar mais simples representar a
trajectória rectilínea da luz, representa-se
a luz por raios luminosos.
•Um raio luminoso é representado por
uma linha recta com uma seta. A seta
indica o sentido do raio
•Um conjunto de raios luminosos designa-
se por feixe luminoso.
Raio luminoso e feixe luminoso
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• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 25
Como se propaga a luz?
Embora se fale com frequência de um
raio luminoso, é importante que tenhas a noção
de que tal não existe.
O que tem existência é um feixe
luminoso, cuja direcção de propagação é
simbolicamente representada por um raio
luminoso.
Raio luminoso e feixe luminoso
• Unidade 1 – Som e Luz
Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 26
Como se propaga a luz?
Convergentes
Os raios luminosos
aproximam-se uns dos
outros, convergindo num
ponto.
Os feixes luminosos podem ser divergentes, convergentes e paralelos.
Paralelos
Os raios luminosos são,
aproximadamente paralelos.
Divergentes
Os raios luminosos partem
de um mesmo ponto e
afastam-se.