FÍSICA
2ª SÉRIE
ÓPTICA FÍSICA 4: Fenômenos ondulatórios da luz
OBJETIVO
O QUE PRECISAMOS SABER PARA ESTA AULA?
https://pedrasecristais.com/pedras-e-cristais-que-curam/
http://conceitohomecare.com.br/2020/10/20/a-cura-pela-cromoterapia/
https://www.radiestesia.net/category/experiencias-pessoais/
VOCÊ JÁ OUVIU ALGUÉM JUSTIFICANDO TERAPIAS POR MEIO DA FÍSICA QUÂNTICA? SERÁ QUE REALMENTE HÁ FÍSICA QUÂNTICA ENVOLVIDA?
FÍSICA CLÁSSICA
No final século XIX, a Física parecia estar completamente acabada. As teorias clássicas da mecânica, da termodinâmica e do eletromagnetismo, davam conta de explicar satisfatoriamente
grande parte dos fenômenos naturais.
A CATÁSTROFE DO ULTRA VIOLETA era um dos problemas em que a FÍSICA CLÁSSICA não podia resolver.
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Pêndulo de Newton
O pêndulo de Newton, por exemplo, é um aparato que pode ser descrito tranquilamente pela mecânica Clássica Newtoniana!
CATÁSTROFE DO ULTRAVIOLETA
Em pontilhado temos a previsão de como a Física clássica previa o comportamento de um corpo negro, na linha contínua, temos os dados experimentais do fenômeno.
Perceba que para pequenos comprimentos de onda duas linhas, a pontilhada e a contínua, se encontram muito distantes.
O INÍCIO DA FÍSICA QUÂNTICA
Em 1900, para descrever as radiações emitidas por um corpo negro*, Max Plank propôs que a energia é do tipo quantizada, ou seja, a energia admite apenas determinados valores!
https://pt.wikipedia.org/wiki/Max_Planck
A quantização da energia rompe com a Física clássica, na qual a energia não tem restrições para valores de energia, pois é contínua!
*Corpo negro é um absorvedor ideal utilizado para os estudos de emissão eletromagnética.
A TEORIA DOS QUANTA
Plank concebeu que as ondas eletromagnéticas são constituídas de pequenas partículas, os fótons.
Cada fóton carrega um quantum, ou seja, uma quantidade de energia, de modo que a energia total, o quanta*, é dada pela soma das energias de cada fóton.
https://conhecimentocientifico.r7.com/foton/
*Quanta é o plural de quantum, que significa quantidade.
O QUANTUM DA ENERGIA
E = hf
E = Energia (J, Joules)
h = Constante de Plank 6,63 x 10-34 J.s
f = frequência (Hz, Hertz)
A energia que cada fóton carrega é proporcional a sua frequência de oscilação. Perceba que a partícula de Plank não possui massa, sua energia é descrita por uma propriedade ondulatória, no caso a frequência.
É importante notar que a constante de Plank é um valor muito pequeno, de modo que, para fenômenos macroscópicos, a energia pode ser considerada contínua.
LUZ TOMADA COMO PARTÍCULA
Como já visto em aulas anteriores, esta foi a brecha para entendermos a luz como dual, ou seja, tem caráter ondulatório e corpuscular.
Pela teoria dos quanta da luz, a luz é interpretada como constituída de partículas de energia. Esta partícula especial, o fóton, curiosamente possui propriedades ondulatórias, como frequência e comprimento de onda
https://www.grupoescolar.com/pesquisa/foton.html
ATIVIDADE
Vamos aprofundar os nossos conhecimentos a cerca das características do Fóton! Leia atentamente o artigo que se encontra no link a seguir https://www.grupoescolar.com/pesquisa/foton.html , elabore uma questão e escolha um de seus colegas para responder.
FÍSICA CLÁSSICA X TEORIA DOS QUANTA
FÍSICA CLÁSSICA | TEORIA DOS QUANTA |
A LUZ É UMA ONDA ELETROMAGNÉTICA. | A LUZ É CONSTITUÍDA DE PARTÍCULAS DE ENERGIA, SEM MASSA, DENOMINADAS FÓTONS. |
A ENERGIA É CONTÍNUA, OU SEJA, PODE TER TODOS VALORES MATEMÁTICOS POSSÍVEIS. | A ENERGIA É DISCRETA, OU SEJA, ASSUME APENAS DETERMINADOS VALORES MÚLTIPLOS DA ENERGIA DE UM FÓTON. A ENERGIA DE UM FÓTON É DADA PELA RELAÇÃO E = hf, DE MODO QUE A ENERGIA TOTAL DE UMA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA É DADA PELA SOMATÓRIA DAS ENERGIAS INDIVIDUAIS DE CADA FÓTON. |
LUZ TOMADA COMO PARTÍCULA
Em 1905, Albert Einstein lançou mão da Teoria dos Quanta, proposta por Max Plank em 1900, para descrever o efeito fotoelétrico.
https://conhecimentocientifico.r7.com/efeito-fotoeletrico/
O efeito fotoelétrico consiste em fótons removerem elétrons livres de uma superfície metálica. A interação fóton-elétron é tratada como uma colisão partícula-partícula!
EQUAÇÃO DE EINSTEIN PARA O EFEITO FOTOELÉTRICO
Assim como Max Plank recebera o prêmio Nobel de Física de 1918 pela teoria dos QUANTA DA LUZ, Albert Einstein recebeu o prêmio Nobel de Física de 1921 pela aplicação da teoria dos QUANTA DA LUZ, na descrição do EFEITO FOTOELÉTRICO.
NOS DIAS ATUAIS, ONDE TEMOS O EFEITO FOTOELÉTRICO?
https://www.preparaenem.com/fisica/efeito-fotoeletrico.htm
https://vidrati.com.br/servico/porta-de-vidro-automatica/
https://pixabay.com/pt/photos/calculadora-c%C3%A1lculo-como-calcular-3822923/
CALCULADORA SOLAR
PAINEL SOLAR
SISTEMA DE ABRIR PORTAS AUTOMÁTICAS
ATIVIDADE
Tendo em vista os conteúdos estudados na aula, no efeito fotoelétrico, a luz é considerada onda ou partícula? Como a Teoria dos Quanta de Plank e a descrição do efeito fotoelétrico feita por Einsten engatilharam o início do desenvolvimento da Física Quântica? Organize as suas ideias e faça um pequeno texto de 6 linhas para responder a estas questões.
POSSÍVEL RESOLUÇÃO
A descrição moderna do efeito fotoelétrico, considera a luz constituída de fótons, pequenas partículas de energia. Os fótons são corpúsculos diferentes dos corpúsculos clássicos de Newton, pois não possuem massa e sua energia tem relação com a frequência, uma propriedade ondulatória. O conceito de fóton lançado por Plank e aplicado por Einstein, carrega rupturas à Física Clássica, pois a luz se torna corpuscular e a energia se torna quantizada, ou seja, admite apenas determinados valores matemáticos.
O QUE VIMOS HOJE?
PIETROCOLA, M. POGIBIN, A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 2. São Paulo: Ed do Brasil, 2016.
BONJORNO e vários autores. Física: Termologia . Óptica . Ondulatória 2º ano. Vol 2. 3ª ed. São Paulo: FTD, 2016.
BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: Termologia.Óptica.Ondulatória, 2º ano. Vol 2. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.
BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: eletromagnetismo, Física moderna 3º ano. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.
MARTINI, Glorinha. SPINELLI, Walter. REIS, Hugo C. SANT’ANNA, Blaidi. Conexões com a Física. Vol 2. 3ª Edição. São Paulo: Moderna, 2016.
REFERÊNCIAS