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Engenharia Elétrica ·
Física 4
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Formulario de Prova NOME: DRE Prova 1 ASSINATURA:— CONSTANTES NUMERICAS Lo = 1 x 10~® H/m; €9 = (1/9) x 107° F/m; c = 3 x 10° m/s;h = 6 x 10°" J-s =3 x 107 eV: s; h = h/(2m); he = 900 eV- nm; 1 eV = 2 x 107° J; 1 J=5 x 10'8 eV; m,c” = 1000 MeV; mec” = 0,5 MeV; lum = 10°° m; 1 nm = 10°? m;1 A = 107° m;1 pm= 107 m;e = 2 x 10° C; 2 h2 1 GeV = 10° MeV = 10’ eV; A, = 1,8 pm; FE; = 95 eV ay = 0 3 10- m 8 ENA TMNe€? FORMULARIO GERAL OB OE div E = £ rot E = — 3, div B = 0; rot B = po ( tog] >S=Ex B/w;P = $/c; F = PA; 0 sen (3/2)]7 [sen (N@/2)]? Qn Qn d 1,22 [=I |—-~ AB 6\:-¢= — 0):R=mN = —:6p = ——__: 1 U Cc (sen*0) = (cos?) = 5 E? = (pe)? + (moc”)’; oo = E=K+ moc = ymoc’; | 1 U P= YMou; y= PSU = (a — vt); = 7 (i - =) tly = Ey = “Ye 1-4 c V+ 7 (1+) h h h Me — = (=) (1 — cos) = Ae(1 — cos); f = fyy/ 2: An Ap, > 2: ABE At > 2: MC C— Uv 2 2 E Ly = nhztpy = nd; Un = €?/(2negh); Ey, = =; E,, = n*h?/(8mL7);eVo = hf — w; nr h? 0? V(z,t) OV(x,t) fh? du(zx) Im Ox + U(x, t)V(x,t) = ih a a + U(x)u(a) u(x) Centro: Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza (CCMN). Unidade: Instituto de Física. Curso: FÍSICA IV-A PLE: 2020 Natureza e Propagação da Luz • Ondas, frentes de onda e raios; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. • Ondas, frentes de onda e raios; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. A óptica é o ramo da Física que estuda os fenômenos luminosos: ondas eletromagnéticas na faixa do visível. Natureza e Propagação da Luz. A óptica é o ramo da Física que estuda os fenômenos luminosos: ondas eletromagnéticas na faixa do visível. Nesse estudo, pode-se entender a propagação da luz em diferentes meios materiais e os princípios do funcionamento de telescópios, microscópios, câmeras fotográficas etc. Natureza e Propagação da Luz. A óptica é o ramo da Física que estuda os fenômenos luminosos: ondas eletromagnéticas na faixa do visível. A natureza da luz foi e é tema de vários debates. Na época de Newton (~1700), debatia-se se a luz era constituída por partículas ou descrita por uma onda. Note que as equações de Maxwell foram apresentadas por volta de 1870. Nesse estudo, pode-se entender a propagação da luz em diferentes meios materiais e os princípios do funcionamento de telescópios, microscópios, câmeras fotográficas etc. Natureza e Propagação da Luz. A óptica é o ramo da Física que estuda os fenômenos luminosos: ondas eletromagnéticas na faixa do visível. A natureza da luz foi e é tema de vários debates. Na época de Newton (~1700), debatia-se se a luz era constituída por partículas ou descrita por uma onda. Note que as equações de Maxwell foram apresentadas por volta de 1870. Nesse estudo, pode-se entender a propagação da luz em diferentes meios materiais e os princípios do funcionamento de telescópios, microscópios, câmeras fotográficas etc. Hoje, entende-se a natureza dual da luz, ora se comportando como onda ora com comportamento de partícula. Estudaremos a descrição ondulatória da luz primeiramente através do formalismo de ondas, introduzido por Christiaan Huygens. Natureza e Propagação da Luz. Natureza e Propagação da Luz. A propagação da luz é governada pelas Eqs. de Maxwell em diferentes meios materiais. Contudo, certos princípios da natureza da propagação, que valem tanto para o eletromagnetismo quanto para outros tipos de onda, nos ajudam a compreender o fenômeno. Definição: Frente de onda (ou superfície de onda) é a superfície que passa por todos os pontos do meio alcançados pelo movimento ondulatório no mesmo instante de tempo. Logo, a FASE da onda é a mesma na superfície da frente de onda. Natureza e Propagação da Luz. A propagação da luz é governada pelas Eqs. de Maxwell em diferentes meios materiais. Contudo, certos princípios da natureza da propagação, que valem tanto para o eletromagnetismo quanto para outros tipos de onda, nos ajudam a compreender o fenômeno. Definição: Frente de onda (ou superfície de onda) é a superfície que passa por todos os pontos do meio alcançados pelo movimento ondulatório no mesmo instante de tempo. Logo, a FASE da onda é a mesma na superfície da frente de onda. ~k • ~r − !t = constante Natureza e Propagação da Luz. A propagação da luz é governada pelas Eqs. de Maxwell em diferentes meios materiais. Contudo, certos princípios da natureza da propagação, que valem tanto para o eletromagnetismo quanto para outros tipos de onda, nos ajudam a compreender o fenômeno. ~k • ~r − !t = constante Natureza e Propagação da Luz. Definição: Frente de onda (ou superfície de onda) é a superfície que passa por todos os pontos do meio alcançados pelo movimento ondulatório no mesmo instante de tempo. Logo, a FASE da onda é a mesma na superfície da frente de onda. ~k • ~r − !t = constante Exemplo: as frentes de onda de uma fonte puntiforme estão sobre superfícies esféricas. A fase da onda em cada esfera, de um determinado raio, é a mesma para todos os pontos da superfície. Natureza e Propagação da Luz. Definição: Frente de onda (ou superfície de onda) é a superfície que passa por todos os pontos do meio alcançados pelo movimento ondulatório no mesmo instante de tempo. Logo, a FASE da onda é a mesma na superfície da frente de onda. Aula 5: Natureza e Propagação da Luz. Definição: Raios são construídos através de uma série de linhas perpendiculares às sucessivas frentes de onda. Natureza e Propagação da Luz. Aula 5: Natureza e Propagação da Luz. Definição: Raios são construídos através de uma série de linhas perpendiculares às sucessivas frentes de onda. Natureza e Propagação da Luz. Aula 5: Natureza e Propagação da Luz. Definição: Raios são construídos através de uma série de linhas perpendiculares às sucessivas frentes de onda. Um raio da onda é um vetor imaginário que aponta para a direção de propagação. T e o r e m a d e M a l u s : a separação temporal entre pontos correspondentes de duas superfícies de frente de onda é a mesma para todos os p a r e s d e p o n t o s correspondentes. Natureza e Propagação da Luz. Aula 5: Natureza e Propagação da Luz. Definição: Raios são construídos através de uma série de linhas perpendiculares às sucessivas frentes de onda. Um raio da onda é um vetor imaginário que aponta para a direção de propagação. T e o r e m a d e M a l u s : a separação temporal entre pontos correspondentes de duas superfícies de frente de onda é a mesma para todos os p a r e s d e p o n t o s correspondentes. Natureza e Propagação da Luz. Natureza e Propagação da Luz. Por simplicidade, vamos considerar as leis da reflexão e refração com ondas planas. No lugar de representar as ondas eletromagnéticas no espaço pelos vetores campo elétrico e magnético, utiliza-se apenas o vetor do raio da onda, que representa a direção de propagação. Natureza e Propagação da Luz. Por simplicidade, vamos considerar as leis da reflexão e refração com ondas planas. No lugar de representar as ondas eletromagnéticas no espaço pelos vetores campo elétrico e magnético, utiliza-se apenas o vetor do raio da onda, que representa a direção de propagação. A representação em termos do raio da onda é muito conveniente para estudar as propriedades e comportamentos ondulatórios na presença de diferentes meios, os quais incluem a determinação das direções e sentidos de todos os feixes existentes. • Ondas, frentes de onda e raios; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. A mudança das propriedades do meio material altera a forma da propagação da luz. No lugar de apenas um feixe, na fronteira entre dois meios, surgem ondas REFLETIDAS e REFRATADAS. Natureza e Propagação da Luz. A mudança das propriedades do meio material altera a forma da propagação da luz. No lugar de apenas um feixe, na fronteira entre dois meios, surgem ondas REFLETIDAS e REFRATADAS. E x e m p l o d e o n d a refletida e refratada. A moça vê o chapéu por c a u s a d a o n d a REFLETIDA pelo vidro. O senhor vê a imagem do chapéu por causa da imagem REFRATADA. Natureza e Propagação da Luz. Pode-se classificar a reflexão das ondas eletromagnéticas em dois tipos principais. Natureza e Propagação da Luz. Pode-se classificar a reflexão das ondas eletromagnéticas em dois tipos principais. Reflexão especular (regular): a reflexão da onda incidente se dá através de uma superfície LISA, polida, que separa os dois meios. A direção da onda refletida é bem definida. Natureza e Propagação da Luz. Pode-se classificar a reflexão das ondas eletromagnéticas em dois tipos principais. Reflexão especular (regular): a reflexão da onda incidente se dá através de uma superfície LISA, polida, que separa os dois meios. A direção da onda refletida é bem definida. Reflexão difusa (irregular): a reflexão da onda incidente se dá através de uma superfície RUGOSA, que separa os dois meios. A direção da onda refletida não é bem definida. Natureza e Propagação da Luz. Considere uma onda plana que se propaga de o meio 1, com direção e sentido dado pelo vetor de onda k1, em direção ao meio 2. A experiência mostra que, ao alcançar a fronteira entre os meios, surgem uma onda refletida (para o meio 1) e outra refratada (meio 2). Natureza e Propagação da Luz. Considere uma onda plana que se propaga de o meio 1, com direção e sentido dado pelo vetor de onda k1, em direção ao meio 2. A experiência mostra que, ao alcançar a fronteira entre os meios, surgem uma onda refletida (para o meio 1) e outra refratada (meio 2). As leis que regem o fenômeno ondulatório para a reflexão e r e f r a ç ã o , v e r i f i c a d a s experimentalmente, são: Natureza e Propagação da Luz. 1) As direções de propagação das ondas planas incidente, refletida e refratada estão num mesmo plano; Natureza e Propagação da Luz. 1) As direções de propagação das ondas planas incidente, refletida e refratada estão num mesmo plano; 2) Os ângulos de incidência e refletido (ângulos entre a direção de propagação e a normal à interface) são idênticos: ✓i = ✓ 0 r Natureza e Propagação da Luz. 1) As direções de propagação das ondas planas incidente, refletida e refratada estão num mesmo plano; 2) Os ângulos de incidência e refletido (ângulos entre a direção de propagação e a normal à interface) são idênticos: ✓i = ✓ 0 r 3) Lei de Snell: a razão entre os senos dos ângulos incidente e refratado é constante e é dado por: n1sen(✓1) = n2sen(✓2) Natureza e Propagação da Luz. As equações para reflexão e refração são: Natureza e Propagação da Luz. As equações para reflexão e refração são: Natureza e Propagação da Luz. As equações para reflexão e refração são: Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O material “a" é a água e o material “b”, vidro com índice de refração 1,52. Se o raio incidente forma um ângulo de 60 graus com a normal, estabeleça as direções dos raios refletidos e refratados. Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O material “a" é a água e o material “b”, vidro com índice de refração 1,52. Se o raio incidente forma um ângulo de 60 graus com a normal, estabeleça as direções dos raios refletidos e refratados. ✓r = ✓a = 60◦ Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O material “a" é a água e o material “b”, vidro com índice de refração 1,52. Se o raio incidente forma um ângulo de 60 graus com a normal, estabeleça as direções dos raios refletidos e refratados. ✓r = ✓a = 60◦ sen(✓b) = na nb sen(✓a) Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O material “a" é a água e o material “b”, vidro com índice de refração 1,52. Se o raio incidente forma um ângulo de 60 graus com a normal, estabeleça as direções dos raios refletidos e refratados. ✓r = ✓a = 60◦ sen(✓b) = na nb sen(✓a) ✓b = 49, 3◦ Natureza e Propagação da Luz. • Ondas, frentes de onda e raios; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; A frequência natural: É uma propriedade da fonte. O intervalo de tempo entre duas frentes de onda é fixado pela fonte. Logo, a frequência se mantém constante na reflexão e refração; Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; A frequência natural: É uma propriedade da fonte. O intervalo de tempo entre duas frentes de onda é fixado pela fonte. Logo, a frequência se mantém constante na reflexão e refração; O comprimento de onda: Como a frequência se mantém inalterada, vale comprimento de onda = v/f; Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; A frequência natural: É uma propriedade da fonte. O intervalo de tempo entre duas frentes de onda é fixado pela fonte. Logo, a frequência se mantém constante na reflexão e refração; O comprimento de onda: Como a frequência se mantém inalterada, vale comprimento de onda = v/f; A intensidade: A energia da onda incidente se divide nas ondas refletida e refratada. Logo, a intensidade varia com a situação; Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; A frequência natural: É uma propriedade da fonte. O intervalo de tempo entre duas frentes de onda é fixado pela fonte. Logo, a frequência se mantém constante na reflexão e refração; O comprimento de onda: Como a frequência se mantém inalterada, vale comprimento de onda = v/f; A intensidade: A energia da onda incidente se divide nas ondas refletida e refratada. Logo, a intensidade varia com a situação; A fase: A fase da onda refletida pode ser alterada. A fase da onda refratada é a mesma da onda incidente. Natureza e Propagação da Luz. As propriedades dinâmicas, que envolvem as relações entre intensidade e amplitude das ondas incidente, refletida e refratada, dependem das leis que regem o fenômeno ondulatório em questão. Natureza e Propagação da Luz. As propriedades dinâmicas, que envolvem as relações entre intensidade e amplitude das ondas incidente, refletida e refratada, dependem das leis que regem o fenômeno ondulatório em questão. Natureza e Propagação da Luz. Para o eletromagnetismo, considere a interface plana entre dois meios materiais dada pelo plano yz (em x=0) de um sistema de referência. As equações do eletromagnetismo em cada meio são: y x z As propriedades dinâmicas, que envolvem as relações entre intensidade e amplitude das ondas incidente, refletida e refratada, dependem das leis que regem o fenômeno ondulatório em questão. Natureza e Propagação da Luz. Para o eletromagnetismo, considere a interface plana entre dois meios materiais dada pelo plano yz (em x=0) de um sistema de referência. As equações do eletromagnetismo em cada meio são: y x z Meio material 1: v1 = c/n1 ~r • ~E1 = 0 ~r • ~B1 = 0 ~r ⇥ ~E1 = −@ ~B1/@t ~r ⇥ ~B1 = (n1/c)2@ ~E1/@t As propriedades dinâmicas, que envolvem as relações entre intensidade e amplitude das ondas incidente, refletida e refratada, dependem das leis que regem o fenômeno ondulatório em questão. Natureza e Propagação da Luz. Para o eletromagnetismo, considere a interface plana entre dois meios materiais dada pelo plano yz (em x=0) de um sistema de referência. As equações do eletromagnetismo em cada meio são: y x z Meio material 1: Meio material 2: v1 = c/n1 v2 = c/n2 ~r • ~E1 = 0 ~r • ~B1 = 0 ~r ⇥ ~E1 = −@ ~B1/@t ~r ⇥ ~B1 = (n1/c)2@ ~E1/@t ~r ⇥ ~B2 = (n2/c)2@ ~E2/@t ~r ⇥ ~E2 = −@ ~B2/@t ~r • ~E2 = 0 ~r • ~B2 = 0 Para o eletromagnetismo, considere a interface plana entre dois meios materiais dada pelo plano yz (em x=0) de um sistema de referência. As equações do eletromagnetismo em cada meio são: y x z Meio material 1: Meio material 2: v1 = c/n1 v2 = c/n2 ~r • ~E1 = 0 ~r • ~B1 = 0 ~r ⇥ ~E1 = −@ ~B1/@t ~r ⇥ ~B1 = (n1/c)2@ ~E1/@t ~r ⇥ ~B2 = (n2/c)2@ ~E2/@t ~r ⇥ ~E2 = −@ ~B2/@t ~r • ~E2 = 0 ~r • ~B2 = 0 Natureza e Propagação da Luz. Ao introduzir as condições de contorno em x=0, a solução desse sistema de equações revela i) as leis da reflexão e refração, ii) as relações de fase entre os feixes incidente, refletido e refratado e iii) a relação das amplitudes entre os feixes. Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. f = f0 = 4, 74 1014Hz Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. λ = λ0 n f = f0 = 4, 74 1014Hz Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. λ = λ0 n n = 633nm 474nm = 1, 34 f = f0 = 4, 74 1014Hz Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. λ = λ0 n n = 633nm 474nm = 1, 34 v = 3 108m/s 1, 34 = 2, 25 108m/s f = f0 = 4, 74 1014Hz Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. • Ondas, frentes de onda e raios; • Índice de refração, reflexão regular e reflexão difusa; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. As leis da refração e reflexão são resumidas pelos diagramas: Natureza e Propagação da Luz. As leis da refração e reflexão são resumidas pelos diagramas: Natureza e Propagação da Luz. As leis da refração e reflexão são resumidas pelos diagramas: Natureza e Propagação da Luz. As leis da refração e reflexão são resumidas pelos diagramas: Natureza e Propagação da Luz. Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Definição de ângulo crítico na reflexão total: É o ângulo do feixe incidente para o qual o ângulo do feixe refratado é 90 graus. Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Definição de ângulo crítico na reflexão total: É o ângulo do feixe incidente para o qual o ângulo do feixe refratado é 90 graus. Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Definição de ângulo crítico na reflexão total: É o ângulo do feixe incidente para o qual o ângulo do feixe refratado é 90 graus. Note que existe apenas um raio refletido. Se o ângulo incidente é maior que o ângulo crítico, não se tem o feixe refratado propagante! Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) ✓b = 90◦ Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) ✓b = 90◦ sen(✓crib) = nb na Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) ✓b = 90◦ sen(✓crib) = nb na nvidro = 1, 52 Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) ✓b = 90◦ sen(✓crib) = nb na nvidro = 1, 52 ✓crit = 41, 1◦ Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. nagua = 1, 33 Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. nagua = 1, 33 nvidro = 1, 52 Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. nagua = 1, 33 nvidro = 1, 52 ✓crib = arcsen(1, 33 1, 52) Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. nagua = 1, 33 nvidro = 1, 52 ✓crib = arcsen(1, 33 1, 52) = 61◦ Natureza e Propagação da Luz.
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Formulario de Prova NOME: DRE Prova 1 ASSINATURA:— CONSTANTES NUMERICAS Lo = 1 x 10~® H/m; €9 = (1/9) x 107° F/m; c = 3 x 10° m/s;h = 6 x 10°" J-s =3 x 107 eV: s; h = h/(2m); he = 900 eV- nm; 1 eV = 2 x 107° J; 1 J=5 x 10'8 eV; m,c” = 1000 MeV; mec” = 0,5 MeV; lum = 10°° m; 1 nm = 10°? m;1 A = 107° m;1 pm= 107 m;e = 2 x 10° C; 2 h2 1 GeV = 10° MeV = 10’ eV; A, = 1,8 pm; FE; = 95 eV ay = 0 3 10- m 8 ENA TMNe€? FORMULARIO GERAL OB OE div E = £ rot E = — 3, div B = 0; rot B = po ( tog] >S=Ex B/w;P = $/c; F = PA; 0 sen (3/2)]7 [sen (N@/2)]? Qn Qn d 1,22 [=I |—-~ AB 6\:-¢= — 0):R=mN = —:6p = ——__: 1 U Cc (sen*0) = (cos?) = 5 E? = (pe)? + (moc”)’; oo = E=K+ moc = ymoc’; | 1 U P= YMou; y= PSU = (a — vt); = 7 (i - =) tly = Ey = “Ye 1-4 c V+ 7 (1+) h h h Me — = (=) (1 — cos) = Ae(1 — cos); f = fyy/ 2: An Ap, > 2: ABE At > 2: MC C— Uv 2 2 E Ly = nhztpy = nd; Un = €?/(2negh); Ey, = =; E,, = n*h?/(8mL7);eVo = hf — w; nr h? 0? V(z,t) OV(x,t) fh? du(zx) Im Ox + U(x, t)V(x,t) = ih a a + U(x)u(a) u(x) Centro: Centro de Ciências Matemáticas e da Natureza (CCMN). Unidade: Instituto de Física. Curso: FÍSICA IV-A PLE: 2020 Natureza e Propagação da Luz • Ondas, frentes de onda e raios; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. • Ondas, frentes de onda e raios; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. A óptica é o ramo da Física que estuda os fenômenos luminosos: ondas eletromagnéticas na faixa do visível. Natureza e Propagação da Luz. A óptica é o ramo da Física que estuda os fenômenos luminosos: ondas eletromagnéticas na faixa do visível. Nesse estudo, pode-se entender a propagação da luz em diferentes meios materiais e os princípios do funcionamento de telescópios, microscópios, câmeras fotográficas etc. Natureza e Propagação da Luz. A óptica é o ramo da Física que estuda os fenômenos luminosos: ondas eletromagnéticas na faixa do visível. A natureza da luz foi e é tema de vários debates. Na época de Newton (~1700), debatia-se se a luz era constituída por partículas ou descrita por uma onda. Note que as equações de Maxwell foram apresentadas por volta de 1870. Nesse estudo, pode-se entender a propagação da luz em diferentes meios materiais e os princípios do funcionamento de telescópios, microscópios, câmeras fotográficas etc. Natureza e Propagação da Luz. A óptica é o ramo da Física que estuda os fenômenos luminosos: ondas eletromagnéticas na faixa do visível. A natureza da luz foi e é tema de vários debates. Na época de Newton (~1700), debatia-se se a luz era constituída por partículas ou descrita por uma onda. Note que as equações de Maxwell foram apresentadas por volta de 1870. Nesse estudo, pode-se entender a propagação da luz em diferentes meios materiais e os princípios do funcionamento de telescópios, microscópios, câmeras fotográficas etc. Hoje, entende-se a natureza dual da luz, ora se comportando como onda ora com comportamento de partícula. Estudaremos a descrição ondulatória da luz primeiramente através do formalismo de ondas, introduzido por Christiaan Huygens. Natureza e Propagação da Luz. Natureza e Propagação da Luz. A propagação da luz é governada pelas Eqs. de Maxwell em diferentes meios materiais. Contudo, certos princípios da natureza da propagação, que valem tanto para o eletromagnetismo quanto para outros tipos de onda, nos ajudam a compreender o fenômeno. Definição: Frente de onda (ou superfície de onda) é a superfície que passa por todos os pontos do meio alcançados pelo movimento ondulatório no mesmo instante de tempo. Logo, a FASE da onda é a mesma na superfície da frente de onda. Natureza e Propagação da Luz. A propagação da luz é governada pelas Eqs. de Maxwell em diferentes meios materiais. Contudo, certos princípios da natureza da propagação, que valem tanto para o eletromagnetismo quanto para outros tipos de onda, nos ajudam a compreender o fenômeno. Definição: Frente de onda (ou superfície de onda) é a superfície que passa por todos os pontos do meio alcançados pelo movimento ondulatório no mesmo instante de tempo. Logo, a FASE da onda é a mesma na superfície da frente de onda. ~k • ~r − !t = constante Natureza e Propagação da Luz. A propagação da luz é governada pelas Eqs. de Maxwell em diferentes meios materiais. Contudo, certos princípios da natureza da propagação, que valem tanto para o eletromagnetismo quanto para outros tipos de onda, nos ajudam a compreender o fenômeno. ~k • ~r − !t = constante Natureza e Propagação da Luz. Definição: Frente de onda (ou superfície de onda) é a superfície que passa por todos os pontos do meio alcançados pelo movimento ondulatório no mesmo instante de tempo. Logo, a FASE da onda é a mesma na superfície da frente de onda. ~k • ~r − !t = constante Exemplo: as frentes de onda de uma fonte puntiforme estão sobre superfícies esféricas. A fase da onda em cada esfera, de um determinado raio, é a mesma para todos os pontos da superfície. Natureza e Propagação da Luz. Definição: Frente de onda (ou superfície de onda) é a superfície que passa por todos os pontos do meio alcançados pelo movimento ondulatório no mesmo instante de tempo. Logo, a FASE da onda é a mesma na superfície da frente de onda. Aula 5: Natureza e Propagação da Luz. Definição: Raios são construídos através de uma série de linhas perpendiculares às sucessivas frentes de onda. Natureza e Propagação da Luz. Aula 5: Natureza e Propagação da Luz. Definição: Raios são construídos através de uma série de linhas perpendiculares às sucessivas frentes de onda. Natureza e Propagação da Luz. Aula 5: Natureza e Propagação da Luz. Definição: Raios são construídos através de uma série de linhas perpendiculares às sucessivas frentes de onda. Um raio da onda é um vetor imaginário que aponta para a direção de propagação. T e o r e m a d e M a l u s : a separação temporal entre pontos correspondentes de duas superfícies de frente de onda é a mesma para todos os p a r e s d e p o n t o s correspondentes. Natureza e Propagação da Luz. Aula 5: Natureza e Propagação da Luz. Definição: Raios são construídos através de uma série de linhas perpendiculares às sucessivas frentes de onda. Um raio da onda é um vetor imaginário que aponta para a direção de propagação. T e o r e m a d e M a l u s : a separação temporal entre pontos correspondentes de duas superfícies de frente de onda é a mesma para todos os p a r e s d e p o n t o s correspondentes. Natureza e Propagação da Luz. Natureza e Propagação da Luz. Por simplicidade, vamos considerar as leis da reflexão e refração com ondas planas. No lugar de representar as ondas eletromagnéticas no espaço pelos vetores campo elétrico e magnético, utiliza-se apenas o vetor do raio da onda, que representa a direção de propagação. Natureza e Propagação da Luz. Por simplicidade, vamos considerar as leis da reflexão e refração com ondas planas. No lugar de representar as ondas eletromagnéticas no espaço pelos vetores campo elétrico e magnético, utiliza-se apenas o vetor do raio da onda, que representa a direção de propagação. A representação em termos do raio da onda é muito conveniente para estudar as propriedades e comportamentos ondulatórios na presença de diferentes meios, os quais incluem a determinação das direções e sentidos de todos os feixes existentes. • Ondas, frentes de onda e raios; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. A mudança das propriedades do meio material altera a forma da propagação da luz. No lugar de apenas um feixe, na fronteira entre dois meios, surgem ondas REFLETIDAS e REFRATADAS. Natureza e Propagação da Luz. A mudança das propriedades do meio material altera a forma da propagação da luz. No lugar de apenas um feixe, na fronteira entre dois meios, surgem ondas REFLETIDAS e REFRATADAS. E x e m p l o d e o n d a refletida e refratada. A moça vê o chapéu por c a u s a d a o n d a REFLETIDA pelo vidro. O senhor vê a imagem do chapéu por causa da imagem REFRATADA. Natureza e Propagação da Luz. Pode-se classificar a reflexão das ondas eletromagnéticas em dois tipos principais. Natureza e Propagação da Luz. Pode-se classificar a reflexão das ondas eletromagnéticas em dois tipos principais. Reflexão especular (regular): a reflexão da onda incidente se dá através de uma superfície LISA, polida, que separa os dois meios. A direção da onda refletida é bem definida. Natureza e Propagação da Luz. Pode-se classificar a reflexão das ondas eletromagnéticas em dois tipos principais. Reflexão especular (regular): a reflexão da onda incidente se dá através de uma superfície LISA, polida, que separa os dois meios. A direção da onda refletida é bem definida. Reflexão difusa (irregular): a reflexão da onda incidente se dá através de uma superfície RUGOSA, que separa os dois meios. A direção da onda refletida não é bem definida. Natureza e Propagação da Luz. Considere uma onda plana que se propaga de o meio 1, com direção e sentido dado pelo vetor de onda k1, em direção ao meio 2. A experiência mostra que, ao alcançar a fronteira entre os meios, surgem uma onda refletida (para o meio 1) e outra refratada (meio 2). Natureza e Propagação da Luz. Considere uma onda plana que se propaga de o meio 1, com direção e sentido dado pelo vetor de onda k1, em direção ao meio 2. A experiência mostra que, ao alcançar a fronteira entre os meios, surgem uma onda refletida (para o meio 1) e outra refratada (meio 2). As leis que regem o fenômeno ondulatório para a reflexão e r e f r a ç ã o , v e r i f i c a d a s experimentalmente, são: Natureza e Propagação da Luz. 1) As direções de propagação das ondas planas incidente, refletida e refratada estão num mesmo plano; Natureza e Propagação da Luz. 1) As direções de propagação das ondas planas incidente, refletida e refratada estão num mesmo plano; 2) Os ângulos de incidência e refletido (ângulos entre a direção de propagação e a normal à interface) são idênticos: ✓i = ✓ 0 r Natureza e Propagação da Luz. 1) As direções de propagação das ondas planas incidente, refletida e refratada estão num mesmo plano; 2) Os ângulos de incidência e refletido (ângulos entre a direção de propagação e a normal à interface) são idênticos: ✓i = ✓ 0 r 3) Lei de Snell: a razão entre os senos dos ângulos incidente e refratado é constante e é dado por: n1sen(✓1) = n2sen(✓2) Natureza e Propagação da Luz. As equações para reflexão e refração são: Natureza e Propagação da Luz. As equações para reflexão e refração são: Natureza e Propagação da Luz. As equações para reflexão e refração são: Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O material “a" é a água e o material “b”, vidro com índice de refração 1,52. Se o raio incidente forma um ângulo de 60 graus com a normal, estabeleça as direções dos raios refletidos e refratados. Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O material “a" é a água e o material “b”, vidro com índice de refração 1,52. Se o raio incidente forma um ângulo de 60 graus com a normal, estabeleça as direções dos raios refletidos e refratados. ✓r = ✓a = 60◦ Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O material “a" é a água e o material “b”, vidro com índice de refração 1,52. Se o raio incidente forma um ângulo de 60 graus com a normal, estabeleça as direções dos raios refletidos e refratados. ✓r = ✓a = 60◦ sen(✓b) = na nb sen(✓a) Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O material “a" é a água e o material “b”, vidro com índice de refração 1,52. Se o raio incidente forma um ângulo de 60 graus com a normal, estabeleça as direções dos raios refletidos e refratados. ✓r = ✓a = 60◦ sen(✓b) = na nb sen(✓a) ✓b = 49, 3◦ Natureza e Propagação da Luz. • Ondas, frentes de onda e raios; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; A frequência natural: É uma propriedade da fonte. O intervalo de tempo entre duas frentes de onda é fixado pela fonte. Logo, a frequência se mantém constante na reflexão e refração; Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; A frequência natural: É uma propriedade da fonte. O intervalo de tempo entre duas frentes de onda é fixado pela fonte. Logo, a frequência se mantém constante na reflexão e refração; O comprimento de onda: Como a frequência se mantém inalterada, vale comprimento de onda = v/f; Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; A frequência natural: É uma propriedade da fonte. O intervalo de tempo entre duas frentes de onda é fixado pela fonte. Logo, a frequência se mantém constante na reflexão e refração; O comprimento de onda: Como a frequência se mantém inalterada, vale comprimento de onda = v/f; A intensidade: A energia da onda incidente se divide nas ondas refletida e refratada. Logo, a intensidade varia com a situação; Natureza e Propagação da Luz. As três leis da reflexão e refração dizem apenas como a direção e o sentido de propagação das ondas são dados. A velocidade de propagação: É dada em função do índice de refração do meio: v = c/n; A frequência natural: É uma propriedade da fonte. O intervalo de tempo entre duas frentes de onda é fixado pela fonte. Logo, a frequência se mantém constante na reflexão e refração; O comprimento de onda: Como a frequência se mantém inalterada, vale comprimento de onda = v/f; A intensidade: A energia da onda incidente se divide nas ondas refletida e refratada. Logo, a intensidade varia com a situação; A fase: A fase da onda refletida pode ser alterada. A fase da onda refratada é a mesma da onda incidente. Natureza e Propagação da Luz. As propriedades dinâmicas, que envolvem as relações entre intensidade e amplitude das ondas incidente, refletida e refratada, dependem das leis que regem o fenômeno ondulatório em questão. Natureza e Propagação da Luz. As propriedades dinâmicas, que envolvem as relações entre intensidade e amplitude das ondas incidente, refletida e refratada, dependem das leis que regem o fenômeno ondulatório em questão. Natureza e Propagação da Luz. Para o eletromagnetismo, considere a interface plana entre dois meios materiais dada pelo plano yz (em x=0) de um sistema de referência. As equações do eletromagnetismo em cada meio são: y x z As propriedades dinâmicas, que envolvem as relações entre intensidade e amplitude das ondas incidente, refletida e refratada, dependem das leis que regem o fenômeno ondulatório em questão. Natureza e Propagação da Luz. Para o eletromagnetismo, considere a interface plana entre dois meios materiais dada pelo plano yz (em x=0) de um sistema de referência. As equações do eletromagnetismo em cada meio são: y x z Meio material 1: v1 = c/n1 ~r • ~E1 = 0 ~r • ~B1 = 0 ~r ⇥ ~E1 = −@ ~B1/@t ~r ⇥ ~B1 = (n1/c)2@ ~E1/@t As propriedades dinâmicas, que envolvem as relações entre intensidade e amplitude das ondas incidente, refletida e refratada, dependem das leis que regem o fenômeno ondulatório em questão. Natureza e Propagação da Luz. Para o eletromagnetismo, considere a interface plana entre dois meios materiais dada pelo plano yz (em x=0) de um sistema de referência. As equações do eletromagnetismo em cada meio são: y x z Meio material 1: Meio material 2: v1 = c/n1 v2 = c/n2 ~r • ~E1 = 0 ~r • ~B1 = 0 ~r ⇥ ~E1 = −@ ~B1/@t ~r ⇥ ~B1 = (n1/c)2@ ~E1/@t ~r ⇥ ~B2 = (n2/c)2@ ~E2/@t ~r ⇥ ~E2 = −@ ~B2/@t ~r • ~E2 = 0 ~r • ~B2 = 0 Para o eletromagnetismo, considere a interface plana entre dois meios materiais dada pelo plano yz (em x=0) de um sistema de referência. As equações do eletromagnetismo em cada meio são: y x z Meio material 1: Meio material 2: v1 = c/n1 v2 = c/n2 ~r • ~E1 = 0 ~r • ~B1 = 0 ~r ⇥ ~E1 = −@ ~B1/@t ~r ⇥ ~B1 = (n1/c)2@ ~E1/@t ~r ⇥ ~B2 = (n2/c)2@ ~E2/@t ~r ⇥ ~E2 = −@ ~B2/@t ~r • ~E2 = 0 ~r • ~B2 = 0 Natureza e Propagação da Luz. Ao introduzir as condições de contorno em x=0, a solução desse sistema de equações revela i) as leis da reflexão e refração, ii) as relações de fase entre os feixes incidente, refletido e refratado e iii) a relação das amplitudes entre os feixes. Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. f = f0 = 4, 74 1014Hz Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. λ = λ0 n f = f0 = 4, 74 1014Hz Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. λ = λ0 n n = 633nm 474nm = 1, 34 f = f0 = 4, 74 1014Hz Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. Exemplo. O comprimento de onda da luz vermelha emitida por um laser hélio-neônio é 633nm no ar. No humor aquoso no interior do globo ocular, o comprimento de onda do feixe refratado é 474 nm. Calcule o índice de refração do humor aquoso, a velocidade de propagação do feixe e frequência da luz no interior do líquido. λ = λ0 n n = 633nm 474nm = 1, 34 v = 3 108m/s 1, 34 = 2, 25 108m/s f = f0 = 4, 74 1014Hz Natureza e Propagação da Luz. Observa-se que no processo de reflexão e refração na interface entre dois meios lineares e homogêneos, a frequência de oscilação dos feixes não se altera com a mudança entre os meios. • Ondas, frentes de onda e raios; • Índice de refração, reflexão regular e reflexão difusa; • Leis da reflexão e refração (lei de Snell); • Relações entre frequência natural, comprimento de onda e índice de refração; • Ângulo de incidência crítico. Natureza e Propagação da Luz. As leis da refração e reflexão são resumidas pelos diagramas: Natureza e Propagação da Luz. As leis da refração e reflexão são resumidas pelos diagramas: Natureza e Propagação da Luz. As leis da refração e reflexão são resumidas pelos diagramas: Natureza e Propagação da Luz. As leis da refração e reflexão são resumidas pelos diagramas: Natureza e Propagação da Luz. Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Definição de ângulo crítico na reflexão total: É o ângulo do feixe incidente para o qual o ângulo do feixe refratado é 90 graus. Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Definição de ângulo crítico na reflexão total: É o ângulo do feixe incidente para o qual o ângulo do feixe refratado é 90 graus. Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Definição de ângulo crítico na reflexão total: É o ângulo do feixe incidente para o qual o ângulo do feixe refratado é 90 graus. Note que existe apenas um raio refletido. Se o ângulo incidente é maior que o ângulo crítico, não se tem o feixe refratado propagante! Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) ✓b = 90◦ Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) ✓b = 90◦ sen(✓crib) = nb na Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) ✓b = 90◦ sen(✓crib) = nb na nvidro = 1, 52 Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). nasen(✓a) = nbsen(✓b) ✓b = 90◦ sen(✓crib) = nb na nvidro = 1, 52 ✓crit = 41, 1◦ Natureza e Propagação da Luz. Quando a luz sai de um meio com índice de refração maior (n1) para um outro meio com índice de refração menor (n1>n2), o ângulo do feixe refratado é maior que o ângulo incidente (confira no resumo anterior). Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. nagua = 1, 33 Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. nagua = 1, 33 nvidro = 1, 52 Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. nagua = 1, 33 nvidro = 1, 52 ✓crib = arcsen(1, 33 1, 52) Natureza e Propagação da Luz. Exemplo. O periscópio de um submarino usa dois prismas com ângulos 45-45-90 graus, que produzem reflexão interna total nas faces adjacentes aos ângulos de 45 graus. Explique por que o periscópio deixa de funcionar se ocorrer um vazamento de água e o prisma ficar submerso. nagua = 1, 33 nvidro = 1, 52 ✓crib = arcsen(1, 33 1, 52) = 61◦ Natureza e Propagação da Luz.