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Fisica Moderna - Eng de Produção da PUC/SP

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by

Marisa Cavalcante

on 5 August 2015

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Transcript of Fisica Moderna - Eng de Produção da PUC/SP


O que diferencia um comportamento corpuscular de um comportamento ondulatório?
Veja os Videos
Gota slow-motion
Ondas e Partículas
Onda eletromagnética
Experimento de demonstração

Fisica Moderna -
Dualidade Onda particula
Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Simulação interferências fontes esféricas

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

O que diferencia um comportamento corpuscular de um comportamento ondulatório?

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Ir ao blog para ver detalhes desta montagem

Com uma ponteira laser determine a espessura média de um fio de cabelo.

Parte Experimental:

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Simulação

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Vamos utilizar uma placa em que foram gravadas duas fendas distantes de 0,3 mm e uma ponteira laser.

Com uma distancia de cerca de 3,0 m da parede observe a figura de interferência e determine a partir desta figura o comprimento de onda do feixe da ponteira laser

Parte Experimental:

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Interferências de fendas duplas – Thomas Young

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

AMALDI, U., Imagens da Física, São Paulo, Scipione, 1992.

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Análise quantitativa de espectros
Espectróscopio manual

Para ver o vídeo clique aqui

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Veja detalhes da montagem clicando nos links abaixo:
Retirando a superfície refletora
Determinando a distancia entre os sulcos

Análise quantitativa de espectros
2º passo – obtendo uma rede por transmissão

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Obtendo esta informação por reflexão : clique aqui para ver o vídeo

Análise quantitativa de espectros
1º passo – obter informações sobre o numero de sulcos/mm
 
 
d= 1/600 mm

Lanterna fluorescente

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Observação espectros discretos

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Espectro continuo com CD – Por reflexão
Veja o video clicando aqui

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Temos um ponto de Maximo para cada comprimento de onda

O que ocorre agora se utilizamos nas Fendas de Young dois comprimentos de onda diferentes (duas cores) ?

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Teoria Vetorial rigorosa utilizando as Equações de Maxwell e condições de contorno – problema difícil do ponto de vista matemático e só foi feita em 1947

Embora a teoria de Fresnel-Kirchoff seja uma teoria escalar, ela descreve com grande exatidão o espectro angular experimental de difração de diversos objetos

Formulação matemática da difração e do princípio de Fresnel-Huygens
1882 Kirchoff/1894 Sommerfeld

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Para ver um vídeo com cuba de ondas clique aqui

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Evidenciando o comportamento Ondulatório

Francesco Grimaldi – 1600

Difração

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Clique aqui para ver a animação

Ondas Eletromagnéticas

l

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Física Moderna Experimental
Marisa Almeida Cavalcante e Cristiane R. C. Tavolaro
Editora Manole – 1ª edição 2003 e 2ª edição 2007

Ondas e Partículas

COMPORTAMENTO ONDULATÓRIO

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Você “pegaria” esta onda?

Ir ao Blog

Algumas Imagens

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

b

a

Retângulo

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

X

O 1.o máximo ( N=1 ) se encontra desviado de um ângulo q.
A lei de interferência de Young:
 
 N l = d sen q

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Difração de Fraunhofer – fendas duplas e paralelas

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Soma de ondas com mesma freqüência, fase diferentes e fixas : Interferência construtiva e destrutiva quando fase =pi ou 2pi.
Fases variáveis e velocidades diferentes - padrão não estacionário - não se observa interferência.

http://www.eserc.stonybrook.edu/ProjectJava/WaveInt/index.html

SIMULAÇÃO

2 Ondas
Princípio de Superposição

Interferência evidenciando o comportamento ondulatório

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Oficina Física Moderna Experimental
Dualidade Onda Partícula - Parte 1

Profas. Marisa A. Cavalcante e Cristiane R. C. Tavolaro
Depto de Física - PUC/SP
Grupo de Pesquisa em Ensino de Física
marisac@pucsp.br e cris@pucsp.br
Blog: http://fisicamodernaexperimental.blogspot.com/

Lucila Cescato
Laboratório de Óptica IFGW - Unicamp cescato@ifi.unicamp.br

Roberto de Andrade Martins
Instituto de Física “Gleb Wataghin” -Unicamp
Grupo de História e Teoria da Ciência
http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc/

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

w

2R

Círculo

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Clique aqui para ver o vídeo

Fenda projetada na tela

Variar a posição da lupa até focar a fenda na tela

Fenda

Análise quantitativa de espectros

3º passo – fonte de luz, colimação e projeção do espectro .

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Clique para ver a montagem e o artigo

CD

Caneta laser

N=1

X



D

N=2

tela

N = d sen 
 d.... distância entre os sulcos da rede
 N... ordem espectral = 1
 D... distância da tela à rede
X.... desvio observado na régua para o feixe de laser na 1.a ordem espectral.
 

Determinação do número de sulcos/mm de um CD

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

d sen() = N 

Espectrometria ou Espectrofotometria

I

Foto-detector



Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

F

x

d

Exemplos de difração em aberturas
Fenda

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

A Energia carregada por uma onda eletromagnética é proporcional ao quadrado da sua amplitude

,portanto

I prop a Amplitude ao quadrado

Intensidade

Para ondas transversais em cordas com uma dada densidade linear d (massa/ unidade de comprimento), velocidade de propagação v, freqüência angular w e amplitude A temos :

Comprimento de onda

Receptor

Emissor

Amplitude de vibração

l

Vibrações em y, com uma dada freqüência ( )

y

x

Ondas transversais

Características das Ondas eletromagnéticas

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Clique aqui para ver o vídeo

d=1/600 mm

N l = d senq

q

CD

D

X

D

CD

Análise quantitativa de espectros

4º passo – Dispondo o CD para obtenção do espectro

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Física Moderna
Dualidade Onda Partícula - Parte 1

Profa. Marisa A. Cavalcante
Grupo de Pesquisa em Ensino de Física
marisac@pucsp.br
Blog: http://fisicamodernaexperimental.blogspot.com/

Lucila Cescato
Laboratório de Óptica IFGW - Unicamp cescato@ifi.unicamp.br

Roberto de Andrade Martins
Instituto de Física “Gleb Wataghin” -Unicamp
Grupo de História e Teoria da Ciência
http://www.ifi.unicamp.br/~ghtc/

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Física Moderna Experimental
Marisa Almeida Cavalcante e Cristiane R. C. Tavolaro
Editora Manole – 1ª edição 2003 e 2ª edição 2007

COMPORTAMENTO ONDULATÓRIO

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Ondas Eletromagnéticas

l

Clique para ver animação
Bidimensional: http://www.phy.ntnu.edu.tw/oldjava/emWave/emWave-port.html

Animação em Flash:http://goo.gl/yfwlBH (como gerar uma onda eletromagnética!

Espectro Eletromagnetico
http://fisicamodernaexperimental.blogspot.com.br/2009/03/ouvindo-um-controle-remoto.html

Para resolver E1
* Transformações de Energia no experimento de demonstração -> controle remoto

* Relação c=comp.de onda*frequência (c=3*10^8 cm/s)
c-> velocidade da luz

* O que é onda eletromagnética. A Energia em uma onda eletromangetica é proporcional ao quadrado de sua amplitude ( E^2)
O que preciso saber !
Profa. Marisa Cavalcante

marisac@pucsp.br

Ponte de Tacoma-
1940
super onda
Comprimento de onda -> lambda
Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Soma de ondas com mesma freqüência, fase diferentes e fixas : Interferência construtiva e destrutiva.Construtiva concordancia de fase e destrutiva oposição de fase.
Fases variáveis e velocidades diferentes - padrão não estacionário - não se observa interferência.

http://www.eserc.stonybrook.edu/ProjectJava/WaveInt/index.html

SIMULAÇÃO

Princípio de Superposição

Interferência evidenciando o comportamento ondulatório

http://goo.gl/nMBSSi (interferencia phet)
http://goo.gl/DdHjG8 (simulador tanque de agua)
Interferencia: Simuladores

Visualizando as interferências
Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Interferências de fendas duplas – Thomas Young

Interferencia é um fenomeno que está associado ao comportamento ondulatório
O que caracteriza um comportamento ondulatório

Intensidade = Energia/area.tempo proporcional a A^2
O que é preciso para resolver E2
Compreender como se dá a interferencia entre ondas
Compreender o principio de superposição
Compreender a relação entre diferença de fase e diferença de trajetos percorridos
Entender a Lei de Young e verificar quais são os parâmetros que alteram um padrão de interferência
A interferencia só é perceptível quando a distancia entre as fontes é da ordem do comprimento de onda
Relação Fase e distancia percorrida
http://www.eserc.stonybrook.edu/ProjectJava/WaveInt/index.html

Evidenciando o comportamento Ondulatório

Francesco Grimaldi – 1600

Difração
Difração exemplo qualitativo
Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Rede de difração
http://www.walter-fendt.de/ph14e/doubleslit.htm
Simulador
Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Difração de Fraunhofer – fendas duplas e paralelas

Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

F

x

d

Exemplos de difração em aberturas Fenda simples

Rede de Difração ou arranjo de fendas:

http://200.17.141.35/egsantana/ondas/redes/redes.htm
d sen(Angulo) = N Lambda 

Espectrometria ou Espectrofotometria

I

Foto-detector



H2
Helio , d=(1/650)mm D= 20,5 cm
H2 : d=(1/650)mm D= 20,5 cm
Espectro Contínuo
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