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Óptica
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Polarização da luz
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Luz Polarizada
Luz natural
Luz polarizada
Luz Polarizada
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• Sólidos amorfos: átomos distribuídos aleatoriamente.
– A velocidade da luz é a mesma em todas as direções.
• Sólidos cristalinos: átomos formam uma estrutura
ordenada (rede cristalina).
• Em certos materiais cristalinos, a velocidade da luz
não é a mesma em todas as direções.
– Exemplo:
calcite e quartzo têm dois índices de refração: materiais
birrefringentes.
Dupla refração ou Birrefringência
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Polarização por dupla refração ou birrefringência
– materiais birrefringentes
luz não
polarizada
raio E
raio O
calcite
raio ordinário O: o índice de refração nO é o mesmo em todas as
direções de propagação
raio extraordinário E: o índice de refração nE depende da direção
de propagação
calcita
nO = 1,658
nE = 1,486
no/ nE = 1,116
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Prisma de Glan–ThompsonPrisma de Glan–Taylor
Prisma Glan–Foucault
Prisma Nicol
Prisma de Sénarmont
Prisma de Rochon
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Birrefringência
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Polarímetro
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DICROISMO CIRCULAR
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DICROISMO: DICHROISM, DI (dois) e CHROIC (côr)
Os materiais absorvem luz polarizada que os atravessa de duas formas diferentes.
DICROISMO refere-se à dependência da absorção óptica da polarização da luz.
O dicroismo pode ser consequência de anisotropias na densidade de carga ou no spin do material (dicroismo magnético).
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Dicroismo circular significa que o material absorve de forma diferente a luz polarizada circularmente à direita e a luz polarizada circularmente à esquerda.
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UV longínquo - 120-300nm
Onda
incidente:
Polarização
linear, que
pode ser vista
como uma
circular
direita e uma
circular
esquerda
A onda resultante:
Polarização elíptica
devido à diferença
na absorção que
apresenta a molécula
para cada tipo de
polarização circular
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As biomoleculas apresentam dicroismo circular.O dicroismo circular é uma propriedade útil na identificação de estruturas, por exemplo das estruturas proteicas.
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Por que o céu é azul?Fenómeno estudado por Rayleigh
- espalhamento da luz por partículas com diâmetro </10
- Ocorre devido à presença de partículas do água (gotículas),
poeira, etc
- Intensidade do espalhamento (I) proporcional à -4
I ≈I 0
λ4
CorComprimento de onda (nm)
violeta 380 - 450 nm
azul 450 – 495 nm
verde 495 – 570 nm
amarelo 570 - 590 nm
laranja 590- 620 nm
vermelho 620 –750 nm
Maior intensidade de espalhamento para comprimentos de onda menores
azul é mais espalhado do que vermelho
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Espalhamento
Poeira inter-estelar
Luz azul espalhada
Luz azul espalhada
Luz vermelha da estrela
Terra
Desvio na direcção de propagação da luz ao interagir com pequenas partículas de dimensões menores que o comprimento de onda da luz.
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Interferência Superposição de duas ou mais ondas de mesma freqüência.
t
ondas em fase
interferência construtiva
t
ondas fora de fase
interferência destrutiva
A diferença de fase entre as ondas!
O que determina se a interferência é construtiva ou destrutiva ?
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Quais as condições necessárias para se observarefeitos de interferência ?
Para se observar interferência, as fontes devem produzir luz coerente
A luz emitida por fontes comuns têm a fase alterada aleatoriamente
a cada 108 s.
O olho não é capaz de perceber alterações na intensidade nessa escala
de tempo.
Luz coerente: a diferença de fase entre as ondas não varia no tempo.
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Interferência: Experimento de Young
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onda
incidente
(coerente)
anteparofendas
Interferômetro de fenda dupla de Young
máximos
e
mínimos
de intensidade,
alternados
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Por que o céu é azul?Fenómeno estudado por Rayleigh
- espalhamento da luz por partículas com diâmetro </10
- Ocorre devido à presença de partículas do água (gotículas),
poeira, etc
- Intensidade do espalhamento (I) proporcional à -4
I ≈I 0
λ4
CorComprimento de onda (nm)
violeta 380 - 450 nm
azul 450 – 495 nm
verde 495 – 570 nm
amarelo 570 - 590 nm
laranja 590- 620 nm
vermelho 620 –750 nm
Maior intensidade de espalhamento para comprimentos de onda menores
azul é mais espalhado do que vermelho
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Espalhamento
Poeira inter-estelar
Luz azul espalhada
Luz azul espalhada
Luz vermelha da estrela
Terra
Desvio na direcção de propagação da luz ao interagir com pequenas partículas de dimensões menores que o comprimento de onda da luz.
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Eletricidade
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Interacções fundamentais
As interacções entre os constituintes mais elementares da matéria, conhecidos até ao presente, podem ser classificadas em 4 tipos (em ordem crescente da intensidade da interacção)
Gravitacional
Nuclear fraca
Electromagnética
Nuclear forte
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Eletrostática
Eletrodinâmica
Eletromagnetismo
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Fenómeno da atração das cargas foi constatado por Tales de Mileto que observou que o âmbar depois de friccionado atraia pequenos objetos
No século XVI, Gilbert constatou que muitos outros corpos possuíam a mesma propriedade que o âmbar (electron em grego) e designou a referir eletrizado (semelhante ao âmbar) esse estado em que o corpo possui a propriedade de atrair outros corpos
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Benjamin Franklin desenvolveu uma teoria que designou de fluido único, que era indestrutível, associado à matéria em maior ou menor quantidade- os corpos que possuíam a quantidade normal eram neutros- os corpos que tivessem mais que o normal eram negativos- os corpos que tivessem excesso de fluído único eram positivos
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Thomson Rutherford Neils Bohr Schrodinger
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Carga elétrica
A existência de atracção e repulsão foi descrita pela primeira vez em termos de cargas elétricas por Charles François de Cisternay du Fay em 1773. Investigando-se a eletrização por atrito concluiu-se que existem dois tipos de carga: carga positiva e carga negativa
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Quantização da carga
todos os objectos directamente observados na natureza possuem cargas que são múltiplos inteiros da carga do eletrão
a unidade de carga C, é o coulomb
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A Lei de Coulomb
A primeira constatação de que a interacção entre cargas eléctricas obedece à lei de força
Sendo:r - distância entre as cargasF - o módulo da força
Esta constatação foi feita por Priestley em 1766. Priestley observou que um recipiente metálico carregado, não possui cargas na superfície interna, não exercendo forças sobre uma carga colocada dentro dele.
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A Lei de Coulomb
Medidas diretas da lei foram realizadas em 1785 por Coulomb, utilizando uma balança de torção.
sendo
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A Lei de Coulomb
O resultado obtido por Coulomb pode ser expresso como
q1 e q2 – grandeza escalar que são ao valor o sinal das respectivas cargasr12 - vector unitário da carga 1 para a carga 2^
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A Lei de Coulomb
- As forças gravitacionais são sempre atractivas- As forças eléctricas podem ser atractivas ou repulsivas
Lei de Coulomb
Q1Q2
F = K -------R2
Lei da gravidade
M1M2
F = G -------R2
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O Campo eléctrico
Consideremos a equação
aplicada à força sentida por uma carga q0, devida à N cargas q1 q2 … qn
onde é a distância desde a carga até o ponto do espaço onde se encontra a carga e é o vector unitário apontando na direcção da linha que une as cargas e , no sentido de para
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O Campo eléctrico
A mesma equação pode ser escrita formalmente como:
sendo:
A grandeza é denominada campo eléctrico
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