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Manuel Filipe P. C. Martins Costa
Universidade do Minho
Departamento de Física
No mundo da
Óptica Física
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A luz tem um caracter dual: os fenomenos de reflexão,
refração, interferência, difração e polarização da luz
podem ser explicados pela teoria ondulatória e os de
emissão e absorção podem ser mais facilmente
explicados pelo caracter corpuscular da luz.
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Como se sabe os campos eléctrico e magnético estão ligados um ao outro (equações de
Maxwell) e propagam-se simultaneamente. Portanto é suficiente, em geral, considerar
o comportamento do campo eléctrico para caracterizar a radiação luminosa. Este
campo eléctrico pode ser tratado como um vector, variável no tempo, perpendicular à
direcção de propagação da onda.
E(x,y,z,t) = A.cos (2p.(nt - z/l) + f ) ,
em que A é a amplitude da onda, n é a frequência e l o comprimento de onda. O
argumento (2p.(nt - z/l)) é a fase da onda que varia com o tempo e com a distância à
fonte.
w=2pn
k=2p/l
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Ondas harmónicas
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Sobreposição de ondas
A sobreposição de três ondas harmónicas produz uma onda harmónica.
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Sobreposição de ondas
Sobreposição de duas ondas harmónicas com frequências diferentes.
E1
E2
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Velocidade de fase
Velocidade de grupo
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Ondas cilíndricas emergentes de uma fenda longa e estreita.
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Frentes de onda plana harmónica. Ondas planas.
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Espectro da radiação electromagnética
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Espectro da radiação electromagnética
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Dispersão da luz
v c/l n
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Dispersão da luz
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Espectroscopia
v c/l n
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Espectroscopia
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Espectroscopia
SOL
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Espectro solar (linhas de absorção)
Espectroscopia (espectrofotometros)
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Difracção
Princípio de Huygens-Fresnel
cada ponto de uma frente de onda não obstruída é uma fonte de ondas
esféricas secundárias com a mesma frequência, sendo que o campo
óptico em qualquer ponto do espaço é obtido pela sobreposição de
todas essas ondas secundárias.
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Difracção e interferência
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LASERS
inversão de população
maser – década de 50
Schawlow, Townes, Maiman - laser
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Laser de HeNe (Maiman, 1960) : consiste num tubo de vidro cheio de uma
mistura de dois gases nobres, hélio e néon. O tubo é selado e dois espelhos
colocados nos extremos. Um dos espelhos tem uma reflectividade de apenas
98%. De forma a produzir luz uma corrente de alta voltagem é aplicada ao
gás. A luz produzida (inversão de população) será reflectida sucessivamente
entre os espelhos. A luz em circulação dentro do tubo vai-se tornando mais
intensa até que alguma consegue sair pelo espelho de 98%. Pela forma muito
cuidada como o laser é feito, em particular a distância entre os dois espelhos
será um múltiplo exacto do comprimento de onda da luz a ser gerada.
Monocromática e coerente. Luz coerente pode interferir com ela própria.
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OBRIGADO