FÍSICA

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2ª SÉRIE

ÓPTICA FÍSICA 1: DUALIDADE ONDA PARTÍCULA DA LUZ

OBJETIVO

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• Mostrar momentos históricos importantes na construção da teoria sobre a natureza da luz.
• Introduzir o conceito dualidade onda-partícula da luz.

O QUE PRECISAREMOS SABER PARA ESTA AULA?

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• Que você se lembre dos conceitos de reflexão, refração, difração e interferência da luz.
• Que você se lembre o que são ondas eletromagnéticas.

O QUE É A LUZ, AFINAL ?

https://fisicaevestibular.com.br/novo/fisica-moderna/efeito-fotoeletrico-2/

ONDA?

OU

PARTÍCULA?

PARA NEWTON

http://fisicacontextoaplicacoes.blogspot.com/2016/09/luz-como-particula.html

A luz era constituída de partículas. Esta hipótese explicava satisfatoriamente os fenômenos da reflexão e da refração da luz. As partículas sugeridas por Newton tinham uma pequena massa e as cores que constituíam a luz branca tinham velocidades de propagação diferentes, o que justificava a formação dos arco-íris.

O PROBLEMA DA DIFRAÇÃO

https://brasilescola.uol.com.br/fisica/experimento-das-duas-fendas.htm

A teoria corpuscular da luz de Newton não pode explicar o fenômeno da difração e da interferência. A figura ao lado descreve o famoso fenômeno da difração em uma fenda dupla. Tais fenômenos podem ser explicados somente se a luz for considerada onda.

Em oposição a Newton, Christiaan Huygens, defendia que a luz era uma onda devido ao fenômeno da difração.

LUZ UMA ONDA ELETROMAGNÉTICA

http://cienciasmundi.blogspot.com/2015/11/as-equacoes-de-maxwell-e-essencia-da.html

No século XIX, James Clerk Mawell, unificou a eletricidade ao magnetismo e como consequência descreveu a luz como uma onda eletromagnética. Este fato histórico tornou a óptica um ramo do eletromagnetismo.

ATIVIDADE

Você consegue compreender a luz como uma onda eletromagnética? Vamos aprofundar um pouco os seus conhecimentos sobre o tema. Leia cuidadosamente o artigo presente no link a seguir http://cienciasmundi.blogspot.com/2015/11/as-equacoes-de-maxwell-e-essencia-da.html e elabore uma questão para que um de seus colegas responda.

O EFEITO FOTOELÉTRICO

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photoelectric_effect.png

A descrição do efeito fotoelétrico feita por Albert Einstein em 1905, foi fundamental para que a luz fosse considerada novamente partícula. Nesse experimento, feixes de luz removem elétrons ao incidirem sobre uma superfície metálica.

A descrição do efeito fotoelétrico por Albert Einstein em 1905, rendeu a ele o prêmio Nobel de Física de 1921

O EFEITO FOTOELÉTRICO

Einstein considerou a luz constituída de pequenos pacotes de energia denominados fótons. Os fótons ao interagirem com os elétrons livres da superfície metálica transferem a eles energia cinética e quantidade de movimento, tal qual uma interação partícula-partícula.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_fotoel%C3%A9trico

ENTÃO, O QUE É A LUZ AFINAL ?

https://fisicaevestibular.com.br/novo/fisica-moderna/efeito-fotoeletrico-2/

Newton: A luz é constituída de partículas com massa.

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Huygens: A luz é um tipo de onda.

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Mawell: A luz é uma onda eletromagnética.

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Einstein: A luz é constituída de fótons.

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A LUZ É DUAL!

Ocorre que a luz é do tipo dual, ou seja, tem características de onda e de partícula! No entanto, não é possível em um experimento que as duas características da luz sejam detectadas simultaneamente, ou seja, caso sejam medidas as propriedades ondulatórias da luz, não é possível verificar a luz como partícula e vice-versa.

https://www.infoescola.com/

fisica/dualidade-onda-particula/

https://www.infoescola.com/fisica

/dualidade-onda-particula/

Luz como partícula

Luz como onda

Construa o seu próprio arco-íris!

Em um dia ensolarado, faça com que raios de Sol atravessem um copo com água e atinja uma folha de sulfite. Caso o arco-íris não seja formado rapidamente, movimente o copo até que você consiga o ver. Faça um vídeo justificando a formação do arco-íris através da dispersão e compartilhe com seu professor e colegas de sala.

ATIVIDADE - MÃO NA MASSA

ATIVIDADE

Foi difícil entender o que é a dualidade onda partícula? Vamos fazer o seguinte, o artigo presente no link a seguir https://www.infoescola.com/fisica/dualidade-onda-particula/ e elabore uma questão para que um de seus colegas responda.

O QUE VIMOS HOJE?

• Verificamos a teoria corpuscular da luz para Newton;
• Percebemos como momentaneamente a teoria ondulatória da luz superou a teoria corpuscular da luz de Newton;
• Tivemos um primeiro contato com o efeito fotoelétrico, fenômeno descrito por Einstein onde a luz é formada por fótons e novamente se torna corpuscular.
• Concluímos que a luz tem caráter dual, ou seja, é onda e partícula ao mesmo tempo, porém essas duas características não podem ser detectadas simultaneamente.

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PIETROCOLA, M. POGIBIN, A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 2. São Paulo: Ed do Brasil, 2016.

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BONJORNO e vários autores. Física: Termologia . Óptica . Ondulatória 2º ano. Vol 2. 3ª ed. São Paulo: FTD, 2016.

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BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: Termologia.Óptica.Ondulatória, 2º ano. Vol 2. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.

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MARTINI, Glorinha. SPINELLI, Walter. REIS, Hugo C. SANT’ANNA, Blaidi. Conexões com a Física. Vol 2. 3ª Edição. São Paulo: Moderna, 2016.

REFERÊNCIAS