Download - Fenómenos ondulatórios
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Fenómenos ondulatórios
Reflexão
Refracção
Absorção
Difracção
DA LUZ
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E se as ondas encontram um
obstáculo ?
O que acontece à sua energia ?
E se mudam de meio físico ?
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REFLEXÃO DA LUZ
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Reflexão regular ou especular
Ocorre em superfícies polidas
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Reflexão difusa
Ocorre em superfícies rugosas. A luz espalha-se em várias direcções.
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1ª Lei da Reflexão - Durante qualquer reflexão, o raio incidente, a recta normal e o raio reflectido devem sempre estar contidos no mesmo plano.
2ª Lei da Reflexão - O ângulo de incidência ( i ) tem sempre a mesma amplitude que o ângulo de reflexão ( r )
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/reflection/reflectionangles/index.html
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A velocidade da onda luminosa depende da densidade do meio.
Quanto maior a densidade de um meio, menor a velocidade de propagação da onda nesse meio.
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REFRACÇÃO A refracção é o fenómeno
ondulatório que ocorre quando uma onda muda de meio.
O fenómeno da refracção está sempre associado a uma reflexão.
Na refracção a frequência da onda permanece constante. A velocidade de propagação e o c.d.o. variam proporcionalmente.
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=49
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Refracção da LuzDesvio angular do raio refractado
Normali
r ∆
Normal
i
r ∆
ri ˆˆ −=∆ir ˆˆ −=∆
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Leis da Refracção
1ª Lei : A recta normal e o raio refractado deverão estar contidos sempre no mesmo plano.
2ª Lei : Existe uma relação entre os ângulos de incidência e de refracção de um raio de luz.
Esta relação é representada pela Lei de Snell-Descartes.
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AAA vf =λBBB vf =λ
B
A
B
ABA v
vff ==>=
λλ
BAB
A nv
v =Índice de Refracção – grau de refracção
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Lei de Snell-Descartes
B
ABA v
v
rsen
isenn
rsen
isen=<=>=
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Substância Índice
Vácuo 1,0
Ar 1,00029
Água 1,33
Vidro 1,52
Diamante 2,417
Safira 1,77
Sal 1,54
Índices de Refracção
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=49
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Ângulo Limite ou ângulo crítico
A
B
n
nsen =cθ
É o ângulo de incidência ao qual corresponde um ângulo de refracção de 90º. Verifica-se quando a luz passa de um meio mais denso para um meio menos denso.
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Aplicação da reflexão total
Fibra Óptica
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Fibras ópticas
Zona central com diâmetro de 10 μm
1ª Geração
2ª Geração
3ª Geração
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Aplicações Telecomunicações (em substituição de cabos
coaxiais de cobre)
Medicina
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•Distorção dos impulsos luminosos reduzida (não são afectadas pela electricidade estática)
•Permite transmitir maior quantidade de informação
•Menos perdas de energia (é necessário amplificar menos vezes)
•Mais finas e leves – ocupam menos espaço
•Permite transmissões de dados em grandes distâncias
Mas…
• Exige equipamento de transmissão e recepção substancialmente diferente do equipamento usado com cabos de cobre (foto-díodos e lasers);
Vantagens da fibra óptica (comparativamente com cabos eléctricos)
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Reflexão, refracção e absorção
Parte da energia de uma onda incidente na superfície de separação de dois meios é reflectida, parte transmitida e parte é absorvida.
A repartição da energia reflectida, transmitida e absorvida depende da frequência da onda incidente, da inclinação do feixe e das propriedades dos materiais.
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Difracção de ondas
As ondas podem contornar obstáculos ou orifícios se as dimensões destes forem da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda.
http://www.acoustics.salford.ac.uk/feschools/waves/diffract3.htm
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As ondas sonoras audíveis têm comprimentos de onda de 2 a 2000 cm, por isso, difractam-se com relativa facilidade, contornando esquinas, muros, etc.
As ondas electromagnéticas com grandes comprimentos de onda (ondas rádio) também se difractam facilmente.
A luz vísivel tem comprimentos de onda na ordem de 10-7 m.A luz só se difracta quando encontra obstáculos desse tamanho.
http://www.acoustics.salford.ac.uk/feschools/waves/diffract.htm#diffraction
Difracção de ondas
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Quem vive em vales de regiões montanhosas tem dificuldade em receber transmissões televisivas (VHF) e radiodifundidas (FM) – ondas electromagnéticas de elevada frequência e pequeno comprimento de onda
Captam em melhores condições transmissões através de ondas rádio médias e longas (com maior comprimento de onda)
http://www.acoustics.salford.ac.uk/feschools/waves/diffract2.htm#radiotv
Difracção de ondas
Picture 4
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A luz infravermelha, usada nos comandos remotos, difracta pouco, sendo por isso, a sua propagação rectilínea.
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Ondas rádio
As ondas de rádio são as que têm mais baixas frequências do espectro; têm os maiores comprimentos de onda.
Sofrem reflexão e contornam obstáculos por difracção.
São pouco absorvidas no ar e podem ser reflectidas na estratosfera.
A RDP Internacional emite em onda curta (2500 Hz a 25000 Hz) para várias regiões do mundo.
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Microondas São usadas nas comunicações
(ligação a satélites)
Quase não se difractam, propagam-se em linha recta.
São pouco absorvidas ou reflectidas pela atmosfera
Como a quantidade de informação a transmitir é muito grande é necessária uma elevada largura de banda ⇒ onda portadora de elevada frequência
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Largura de BandaLargura de Banda Bandas de
FrequênciasUtilização
ELF – ondas de FREQUÊNCIA EXTRA BAIXA – as únicas com possibilidade de propagação a grande profundidade.
30 Hz – 3 kHz Ligações a submarinos
VLF - ondas de FREQUÊNCIA MUITO BAIXA 3 kHz – 30 kHz Comunicação de longo alcance; navegação e
militaresLF – ondas de FREQUÊNCIA BAIXA.MF – ondas de FREQUÊNCIA MÉDIAHF – ondas de FREQUÊNCIA ALTA – ondas de grande
c.d.o., baixas energias, deslocam-se a grandes distâncias.
30 kHz – 300 kHz
300 kHz – 3MHzRádios nacionais
3 MHz – 30 MHz
VHF – ondas de FREQUÊNCIA MUITO ALTA – Alcance pequeno, emitidas geralmente em FM, propagam-se quase em linha recta.
30 MHz – 300 MHz
Rádios internacionais;Estações de rádio em
FM,Rádios amadores, TV
UHF – ondas de FREQUÊNCIA ULTRA ALTA 300 MHz – 3 GHzTV, Tráfego aéreo por
radar, telemóveis
SHF – ondas de FREQUÊNCIA SUPER ALTAS 3 GHz – 30 GHzControlo aéreo por
radar; Satélites de comunicação e GPS
EHF – ondas de FREQUÊNCIA EXTRA ALTAS 30 GHz – 300 GHz Estações espaciais
MO
-
MIC
RO
ON
DA
S