Revisão P3: exercícios sobre a luz, a natureza da luz e a formação de imagens
Defina onda.
É uma perturbação que se propaga em um meio. No caso da onda mecânica como o som a matéria é essencial. Já no caso de uma onda eletromagnética a propagação ocorre através da matéria ou não, pois caracteriza-se pela perturbação do campo elétrico ou do campo magnético.
Justifique a dualidade onda/partícula na natureza da luz.
A luz é caracterizada como uma onda, mas em alguns casos pode se comportar como uma partícula. Essa dualidade ocorre pelo fato de que as partículas subatômicas, como os elétrons, dos feixes de luz possuem a capacidade de se comportarem como partículas ou ondas dependendo da forma como é observada ou experimentada. A ciência moderna considera as duas formas dependendo somente da forma como é observada.
Cite exemplos em que a luz se comporta como partículas.
Quando a luz se propaga no vácuo do Sol até a Terra ou do interior de uma lâmpada incandescente até os objetos iluminados. Se o pré-requisito de uma onda é se propagar em um meio, quando a luz se propaga no vácuo ela não pode estar se comportando como uma onda e sim como uma partícula.
A luz não pode contornar obstáculos como o som pode. O som tem a capacidade de “virar uma esquina” enquanto a luz não pode a não ser que seja desviada. Nesse caso a luz também se comporta como uma partícula e não como onda.
O efeito fotoelétrico, ou seja, a capacidade que a luz tem de gerar eletricidade causando movimento nos elétrons também deve ser caracterizado como o comportamento de partículas, já que a luz estaria se chocando com os elétrons numa placa de energia solar, por exemplo.
Outro exemplo é quando a luz reflete num espelho. Neste caso não podemos definir pois a luz se comporta como uma partícula, mas em contrapartida o som também pode ser refletido pelo fenômeno do eco.
Cite exemplos em que a luz se comporta como onda.
Em alguns casos específicos a luz pode sofrer difração, ou seja, contornar obstáculos como, por exemplo, as cores que aparecem numa bola de sabão, na película de óleo sobre a água ou na luz que reflete num cd. Para que isso ocorra precisa que o obstáculo seja da ordem de um milímetro dividido em mil partes. Neste caso como a difração é uma propriedade específica de uma onda, a luz é considerada como onda.
Comparar o comportamento do som com o da luz em exemplos cotidianos
A luz é uma onda eletromagnética enquanto o som é uma onda mecânica, portanto são na sua essência, diferentes. Contudo podem se comportar em alguns exemplos de forma semelhante. O som pode ser refletido no eco assim como a luz pode ser refletida num espelho. No entanto, o som não pode ser propagado no vácuo como a luz pode ser. Outra relação que pode ser feita é que as cores da luz referem-se as diferentes frequências enquanto as diferentes frequências de som vão definir se ele é grave ou agudo.
Definir luz
A luz é uma radiação como outra qualquer. Sua peculiaridade está no fato de poder ser vista aos nossos olhos devido à sua faixa de frequência. Por isso chamamos de radiação visível ou somente luz. Possuem uma frequência aproximada de 1014 Hz.
Citar algumas aplicações das ondas eletromagnéticas
As Ondas de rádio e as micro-ondas são muito utilizadas para a transmissão de informações;
A onda infravermelha produz aquecimento (calor);
A radiação visível ou luz serve para iluminar ^^;
A radiação ultravioleta que também é emitida pelo sol pode causar doenças como câncer por sua capacidade de entrar no núcleo celular e alterar os genes;
Os raios X e Gama são os mais perigosos. Os raios X são utilizados na medicina diagnóstica para exames;
Os raios Gama podem ser utilizados na produção de energia nuclear.
Descrever o mecanismo de funcionamento do forno de micro-ondas
Funciona produzindo aquecimento a partir de uma válvula chamada magnéton que produz radiação de 2,450GHz. O aquecimento se dá, pois as micro-ondas fazem com que as moléculas de água no interior dos alimentos se movimentem chocando-se umas com as outras e absorvendo a energia das ondas na forma de calor.
Comente sobre a natureza da luz
- Na antiguidade falava-se que a luz era formada por uma quantidade de partículas que se propagavam em linha reta e com alta velocidade.
- Depois Da Vinci propôs que a luz era um movimento ondulatório, pois era semelhante ao som quando comparado ao eco.
- Newton propôs o modelo corpuscular onde a luz era constituída por partículas elásticas que ao colidir com uma superfície era refletidas. No entanto esse modelo não podia ser experimentando e, por isso, foi descartado.
- Huyghens, no entanto, defendeu a luz como uma onda ao explicar fenômenos como a reflexão e a refração que são propriedades específicas de ondas ao serem propagadas através de diversos meios.
Descreva as seguintes propriedades da luz reconhecendo-as em fenômenos cotidianos.
a) Reflexão
É o fenômeno físico onde ocorre a mudança de direção da propagação dos feixes de luz ao atingir uma superfície. Ex: a luz que reflete num espelho. Acontece desde que o ângulo de incidência não seja de 90 graus. A reflexão regular acontece quando a superfície onde os raios incidem são retos e polidos. Quando a superfície é irregular a reflexão é chamada difusa.
b) Refração
É o fenômeno físico que ocorre quando a luz muda de velocidade e/ou direção ao passar de um meio homogêneo e transparente para outro também homogêneo e transparente. Ex: olhamos para uma piscina e percebemos uma profundidade diferente da real. Quando colocamos uma colher num copo com água vemos uma diferença perceptível na relação entre sua distância e direção.
c) Dispersão ou decomposição
É o fenômeno físico na qual a luz branca ou luz solar é separada nas diferentes cores de diferentes frequências ao passar por um prisma de vidro, por exemplo. Quando a luz atravessa um meio transparente, mas com densidade diferente, as diferentes cores com diferentes frequências sofrem refração e mudam ligeiramente seu ângulo acontecendo a separação e possível visualização das cores. Ex: quando aparece no céu um arco-íris.
Explique a formação da imagem em espelhos planos
A luz sofre reflexão quando permanece no mesmo meio e muda de direção de forma previsível em um ângulo de reflexão igual ao ângulo de incidência.
Seguindo a lei da reflexão, a imagem se forma atrás do espelho; As distâncias do objeto e da imagem ao espelho são iguais; O raio refletido passa pela imagem e pelo ponto onde o raio incidente toca o espelho.
Identificar as estruturas do globo ocular e suas funções no mecanismo de visão.
A córnea e o cristalino são as lentes presentes no olho e o cristalino pode mudar sua curvatura para ajustar a focalização da imagem.
A retina pode se comparar ao filme fotográfico, pois é onde a imagem é formada ao fundo do olho.
A pupila controla a entrada de luz e se assemelha ao diafragma de uma máquina fotográfica.
A íris é a parte “colorida” do olho (olhos claros e escuros) e é responsável pela dilatação e contração da pupila.
Descrever o mecanismo de decomposição da luz
A decomposição da luz é a separação das diferentes cores presentes na luz branca ou solar ao sofrer um desvio quando passam de um meio para o outro.
Ao vermos um arco-íris no céu a luz branca passa de um meio (ar) para outro (gotícula de água).
Como se forma o arco-íris?
A luz branca ao passar por gotículas de água, não só uma, mas milhões delas que suspensas no ar sofrem refração e forma o arco-íris.
Um objeto aproxima-se perpendicularmente de um espelho plano com velocidade constante. Num determinado instante, a distância que o separa do espelho é 20cm. Logo, podemos afirmar que, nesse instante, a distância entre o objeto e sua imagem é:
a) 10cm
b) 20cm
c) 30cm
d) 40cm
e) 50cm