2 – Propriedades e Aplicações da Luz · A difusão da luz pelos objetos não luminosos é uma das condições necessárias para que possamos ver os objetos. Os corpos iluminados

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Unidade 1 – SOM E LUZ

Ciências Físico-químicas - 8º ano de escolaridade

•O que é a luz?

• Como se propaga?

• Unidade 1 – Som e Luz

Ciências Físico-químicas| 8º ano de escolaridade Ano Lectivo 2011/2012 | Prof. Marília Silva Soares 2

Objetivos

• Concluir que a visão dos objetos implica a propagação da luz, em diferentes meios, desde a

fonte de luz aos objetos e destes aos nossos olhos.

• Caracterizar a luz como fenómeno ondulatório.

• Analisar o espetro da luz visível com base na dispersão e composição da luz.

• Interpretar a cor dos objetos.

• Interpretar e reconhecer a importância da reflexão e difusão da luz.

• Distinguir e reconhecer a aplicabilidade das diferentes características das imagens fornecidas

pelos vários tipos de espelhos.

• Interpretar a refração da luz com base no facto de a sua velocidade de propagação ser

diferentes em diferentes meios.

• Compreender o funcionamento das lentes com base na refração da luz para reconhecer a sua

importância e aplicabilidade na vida real.

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O que é a luz?

A luz, tal como o som, é um fenómeno de natureza ondulatória;

As ondas luminosas são ondas eletromagnéticas, isto é, ondas de natureza diferente das ondas

sonoras, que são ondas mecânicas.

As ondas eletromagnéticas são ondas transversais, ao contrário das do som que são longitudinais.



O que é a luz?

As ondas luminosas são ondas transversais, ou seja, a direcção em que se

propagam é perpendicular à direcção em que se deu a perturbação.

As ondas de luz e de som caraterizam-se pelas mesmas grandezas físicas:

frequência,

amplitude,

comprimento de onda e

velocidade de propagação.

As ondas eletromagnéticas são ondas transversais que se propagam quer em

meios materiais quer no vazio.

As ondas transversais não necessitam de meio material para se propagar.

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O que é a luz?

Semelhanças entre a Luz e Som

- Caracterizam-se por uma frequência, uma

amplitude, um comprimento de onda e uma

velocidade de propagação;

- Sofrem reflexão e refração quando

encontram meios materiais diferentes.

- Há sons audíveis e sons não audíveis pelo

ser humano, e também há luz visível e luz

não visível pelo ser humano.

- Transportam energia e não matéria.

Diferenças entre a Luz e Som

- O som é uma onda mecância – propaga-se

apenas em meios materiais.

- A luz é uma onda eletromagnética,

propaga-se em meios materiais e no vazio.

- O som quando se propaga no ar, é uma

onda longitudinal, enquanto que a luz é

uma onda transversal.



O que é a luz?

Espetro eletromagnético: conjunto de todas as ondas eletromagnéticas de diferentes

frequências, umas visíveis outras não para os nossos olhos.

A luz visível é uma pequena parte do espetro eletromagnético, do qual fazem parte: Ondas rádio,

microondas, infravermelhos, ultra-violeta, raios X e raios

Cada uma destas ondas apresenta um comprimento de onda e uma frequência característicos

que se relacionam pela expressão

Cvelocidade das ondas eletromagnéticas = x f

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O que é a luz?



O que é a luz?

As ondas luminosas ou ondas eletromagnéticas:

• Resultam da propagação de vibrações eletromagnéticas em diferentes meios e no vazio;

• A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas é muito grande e o seu valor depende

do meio onde se propagam;

No vazio e no ar, todas as ondas eletromagnéticas se propagam à mesma velocidade

Qual a velocidade

da luz?

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O que é a luz?

A velocidade da luz

A luz proveniente do Sol demora cerca de 8,4 minutos a chegar à Terra,

percorrendo uma distância de aproximadamente 150 000 000 km.

Com que velocidade a luz percorre essa distância?



O que é a luz?

A velocidade da luz

No vazio, nada de propaga mais depressa do que a luz!!!

A velocidade da luz no ar é sensivelmente igual a 300 000 000 m/s (3 x 108 m/s),

mas é menor noutros meios.

Meio Velocidade de

propagação (km/s)

Ar (e vazio) 300 000

Água 225 000

Diamante 124 000

Álcool etílico 221 000

Acrílico ( e vidro comum) 200 000

Cristal 188 000

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O que é a luz?

As ondas luminosas caracterizam-se por grandezas físicas como a amplitude, a frequência,

comprimento de onda e velocidade de propagação.

• A amplitude das ondas luminosas relaciona-se com a intensidade da luz emitida pela fonte

luminosa:

Maior amplitude das ondas luminosas maior intensidade da luz

Menor amplitude das ondas luminosas menor intensidade da luz

• Todas as ondas luminosas têm comprimento de onda, muito pequeno (expresso em

nanómetros, nm, submúltiplo do metro)

1 nm = 0,000 000 001 m, ou 10-9 m

1 m = 1 000 000 000 nm, ou 109 nm



O que é a luz?

A frequência, f, das ondas

luminosas é muito grande, pois

quanto menor o comprimento

de onda, maior é a frequência.

Luz vermelha:

Maior comprimento de

onda;

Menor frequência;

Menor energia

Luz azul:

Menor comprimento de

onda;

Maior frequência;

Maior energia

A frequência das ondas

luminosas relaciona-se com a

energia que transportam e está

relacionada à cor da luz:

Quanto maior a

frequência de uma onda

luminosa, mais energia

ela transporta

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EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO

1. Sabendo que o comprimento de onda de determinada radiação luminosa tem, num

determinado meio transparente, o valor de 423,8 nm e que esta radiação tem uma frequência

de 6,25x1014 Hz, determine o valor da rapidez (velocidade) com que a radiação se propaga

nesse meio.

2. Em dias de trovoada, verificamos que o trovão ouve-se sempre alguns segundos depois de se

ver o relâmpago.

a) Explica por que razão isso acontece.

b) Se ouvirmos o trovão 8 segundos depois de ver o relâmpago, a que distância se

encontra a trovoada? (considera que a velocidade do som no ar é de 340 m/s).

c) À distância calculada na alínea anterior, quanto tempo demora a luz do relâmpago a

propagar-se? (considera que a velocidade da luz é 300 000 km/s).



EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO (resolução)

1. = 423,8 nm = 4,238x10-7m

f = 6,25x1014 Hz

m/s2,64x10v

106,26104,238v

fλv

8

147

2.

a) a velocidade do som no ar é muito inferior (340 m/s) à da velocidade da luz no ar (v=

3,0x108 m/s), por isso, sempre que ocorre uma trovoada se vê primeiro o relâmpago e só

depois se ouve o trovão.

b) t = 8s

d=?

v=340m/s

c) v= 300 00 km/s = 3,0x108 m/s

d=2,72x103m

t=?

mdd

tvdt

dv

27208340

segundostsm

mt

v

dt

t

dv

6

81007,9

/100,3

2720

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Por que vemos os objetos?

É a luz detetada pelos nossos olhos, que permite ver os objetos .

Os nossos olhos vêem os objetos porque estes emitem ou refletem luz visível.

Os nosso olhos só detetam a chamada luz vizível (cores do arco-íris);

A luz não visível é a luz a que não é detetada pelos nossos olhos.

Os corpos podem-se classificar em:

Luminosos: os que são fonte

luminosa, emitem luz (estrelas)

Iluminados: os que refletem a

luz. (Lua, outros planetas, nós,

uma planta, os alimentos e a

maior parte dos objetos que nos

rodeiam

Fontes luminosas:

todos os corpos que

produzem ou têm luz

própria.

Naturais ou artificiais




A luz visível emitida pela lâmpada,

representada pelos raios de luz, chega

as nossos olhos humanos.

Raios de luz: indicam o sentido e

a direção da propagação das

ondas de luz.

É apenas a luz visível emitida que nos permite ver, embora a lâmpada emita luz não visível.

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TRIÂNGULO DA VISÃO

Vemos os corpos luminosos

– fontes de luz - quando

chega aos nossos olhos a

luz que eles emitem.

Vemos os restantes corpos

quando:

• recebem luz de um corpo

luminosos,

• reenviam total, ou

parcialmente, a luz que

recebem;

• chega as nossos olhos a luz

reenviada.

A fonte de luz, um corpo iluminado e os nossos olhos constituem o triângulo da visão.

A difusão da luz pelos objetos não luminosos é uma das condições necessárias para que possamos

ver os objetos.

Os corpos iluminados podem refletir a luz, se forem polidos, ou difundi-la, se forem rugosos.




Materiais transparentes:

deixam passa a luz.

Materiais translúcidos: deixam

passa a luz, mas espalham-na,

não sendo possível ver com

nitidez os objetos através deles

Materiais opacos:

não são atravessados

pela luz.

Exemplos: ar, água

límpida, vidro polido Exemplos: vidro fosco,

papel vegetal

Exemplos: madeira,

granito e os metais

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Como se propaga a luz?




Alguns factos que observamos no dia-a-dia sugerem que, num meio transparente e

homogéneo, a luz propaga-se em todas as direcções e em linha recta.

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Os eclipses do Sol e da Lua, as sombras e a formação de

imagens invertidas numa câmara escura são também

exemplos que comprovam a propagação rectilínea da luz.

A formação de imagens invertidas numa câmara escura,

componente essencial de uma máquina fotográfica, deve-

se à propagação rectilínea da luz.

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Num meio transparentes e

homogéneo a luz propaga-se em

todas as direcções e em linha recta.




•Para tornar mais simples representar a

trajectória rectilínea da luz, representa-se

a luz por raios luminosos.

•Um raio luminoso é representado por

uma linha recta com uma seta. A seta

indica o sentido do raio

•Um conjunto de raios luminosos designa-

se por feixe luminoso.

Raio luminoso e feixe luminoso

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Embora se fale com frequência de um

raio luminoso, é importante que tenhas a noção

de que tal não existe.

O que tem existência é um feixe

luminoso, cuja direcção de propagação é

simbolicamente representada por um raio

luminoso.

Raio luminoso e feixe luminoso




Convergentes

Os raios luminosos

aproximam-se uns dos

outros, convergindo num

ponto.

Os feixes luminosos podem ser divergentes, convergentes e paralelos.

Paralelos

Os raios luminosos são,

aproximadamente paralelos.

Divergentes

Os raios luminosos partem

de um mesmo ponto e

afastam-se.

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