historia da otica

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Um pouco sobre História sobre a Luz Ótica Geométrica Profa. Marisa Cavalcante (PUC/SP) marisac@pucsp.br

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Aristóteles (384 a.C. - 322 a.C.) Ele pregava que a luz, ao bater nos objetos, retirava deles uma microscópica camada superficial de átomos que, ao serem projetados, acabavam atingindo nossos olhos permitindo assim que víssemos o mesmo. Problemas: - Desgaste que os objetos sofreriam ao serem iluminados - As imagens embaralhadas que deveríamos formar devido às colisões de átomos de dois objetos, etc. Sobre o segundo problema, Aristóteles até tentou se defender alegando que, o que ocorria fora do corpo, era exatamente o que sua hipótese sugeria e que tais imagens irreais não eram percebidas pelas pessoas pois, quando a luz entrava por nossos olhos, a "alma humana" a recebia e só repassava ao cérebro as imagens corretas

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Os antigos filósofos gregos não estabeleciam diferença entre a luz e a visão Os seres vivos têm uma tênue chama dentro dos olhos Acreditavam que de dentro dos olhos projetavam-se raios de luminosos que tateavam os objetos e retornavam aos olhos trazendo consigo informações que, ao serem interpretadas pelo cérebro, acabavam gerando a sensação visual.

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Alhazen (965 -1040 DC) Explicando enxergamos porque a luz atinge os objetos e chegam aos nossos olhos. Escreveu numerosas obras notáveis pelo estilo e pelas observações sobre os fenômenos da refração da luz, com especial incidência na refração atmosférica ao nascer e ao pôr do Sol.

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Roger Bacon (1214-1294 DC) Seus avanços nos estudos da Óptica possibilitaram a invenção dos óculos e seriam em breve imprescindíveis para a invenção de instrumentos como o telescópio e o microscópio

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Século XVII e XVIII Kepler (1571-1630) Construção de telescópios, publicou o Dioptrics.

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Willebrord Snell (1580-1626) Físico holandês, nascido em 1580 e falecido em 1626, que descobriu a lei da refração em óptica. A ele se deve também o método da triangulação para determinar distâncias.

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René Descartes(1596-1650) Publicou pela primeira vez a formulação da lei de refração em termos de senos

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Pierre de Fermat (1610-1665) Deduziu a lei de reflexão com base no seu principio de tempo mínimo

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Francesco Maria Grimaldi(1618-1663) Observou faixas de lua no interior da zona de sombra de uma vara exposta a uma pequena fonte luminosa. Difração

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Robert Hooke (1635-1703) Observou padrões de interferência coloridos gerados por películas Sugeriu que a luz fosse considerada associada a um rápido movimento oscilatório do meio, propagando-se a grande velocidade. Propôs que qualquer impulso ou vibração de um corpo gera uma esfera

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Isaac Newton (1642-1727) Primeira pedra na teoria ondulatória Propõe a teoria corpuscular para explicar a dispersão da luz em um prisma. Explica porque a luz caminha em linha reta. Publicou o Opticks, na qual expõe suas teorias anteriores e a natureza corpuscular da luz, assim como um estudo detalhado sobre fenômenos como refração, reflexão e dispersão da luz.

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Christiaan Huygens (1629-1695) Defensor da teoria ondulatória da luz. Explicou leis da reflexão, refração, dupla refração na calcite. Descobriu a polarização

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O grande peso da opinião de Newton abafou a teoria ondulatória durante o século XVIII, silenciando todos menos os seus defensores mais acérrimos.

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Século XIX Fez renascer a teoria ondulatória: Incorporou um novo conceito: a interferência, explicou as franjas coloridas observadas em películas ( Hooke) e determinou o comprimento de onda de varias cores. Foi severamente atacado com observações do tipo suas comunicações são destituídas de qualquer espécie de mérito Thomas Young ( 1773-1829)

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Augustin-Jean Fresnel ( 1788-1827) Unificou os conceitos inerentes a descrição ondulatória de Huygens e ao principio de interferência. Supunha no entanto que as ondas eram longitudinais como o som. Desenvolveu os seus trabalhos em o conhecimento dos trabalhos de Young. Assim que soube escreveu a Young dizendo-se consolado por estar em tão boa companhia. E tornaram-s aliados

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Young, François Arago e Fresnel desenvolveram vários trabalhos juntos mas não conseguiam explicar uma série de observações experimentais, principalmente a polarização considerando a, luz como onda longitudinal, foi ai que Young sugere que a vibração do éter poderia ser transversal como uma onda numa corda Mas até 1825 a teoria ondulatória ainda tinha poucos defensores Até então para estes defensores, a luz tinha um comportamento ondulatório e para se propagar precisava de um meio que era o éter. Era considerada como uma onda longitudinal, como o som.

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Hippolyte Fizeau ( 1819-1896) Fez a primeira medida da velocidade da luz em 1849

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Eletricidade e Magnetismo Michael Faraday (1791-1867) Estabeleceu a relação entre o eletromagnetismos e a luz ao descobrir que a direção de polarização de um feixe podia ser alterada por um campo magnético intenso

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James Clerk Maxwell ( 1831-1879) Conciliou todos os conhecimentos experimentais acumulados sobre os fenômenos elétricos e magnéticos num único conjunto de equações. A luz é uma perturbação eletromagnética que sob a forma de ondas se propaga no éter.

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Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) Confirmou a existência de ondas eletromagnéticas, produzindo-as e detectando-as ao longo de uma extensa serie de experiências publicadas em 1888.

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Fim da era do éter Albert Abraham Michelson ( 1852-1931) Prova de que nem sempre resultados não satisfatórios significa erros . Depois de muitas tentativas com o auxílio do químico Edward Williams Morley, não conseguiram detectar através da luz nenhum movimento da terra em relação ao éter. Michelson sempre considerou que seus testes e resultados foram um fracasso, mesmo no final da vida ele não conseguia acreditar que a luz não fosse uma onda se propagando no éter.

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Henri Poincaré (1854-1912) Foi talvez o primeiro a compreender todas as verdadeiras implicações dos resultados dos experimentos de Mchelson-Morley. “O éter existirá na realidade? Não acredito que observações mais precisas possam alguma vez revelar algo mais do que movimentos relativos”

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Albert Einstein ( 1879-1955) Em 1905 apresentou a teoria da relatividade restrita em que rejeitava a existência do éter. “A introdução de “um éter” será supérflua uma vez que o ponto de vista aqui desenvolvido não requer sequer um espaço em repouso absoluto” A luz se propaga no vazio com uma velocidade bem definida c, independente do estado do emissor.

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Os físicos tinham que se habituar com a idéia de que as ondas eletromagnéticas podiam se propagar através do espaço livre. A luz agora é encarada como uma onda que se auto-sustenta e agora a ênfase conceitual passava do éter para o campo. A onda eletromagnética se tornou uma entidade própria.

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Velocidade de propagação = 3 x 10 8 m/s 300.000 Km/s !!! Aproximadamente 7 voltas e meia ao redor do planeta em 1 segundo l c= lf

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Simulação sobre ondas eletromagnéticas (clique aqui)

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Você pensa que acabou???? Estamos só começando!!!

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Max Planck (1858-1947) Estudando a radiação térmica emitida por um corpo negro. Propõe que a Energia da radiação seja dada por E = h f h constante de Planck = 6,6 x 10-34 j.s Para um ajuste matemático

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Robert Andrews Millikan (1858-1953) Resultados experimentais sobre o Efeito Fotoelétrico,mostra que a energia cinética dos elétrons depende da freqüência da radiação e não da intensidade conforme a teoria ondulatória previa.

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Nasce o fóton e o comportamento corpuscular para a luz Fóton concentra a energia e a radiação carrega estes pacotes de energia igual a hF E=hF

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Comportamento dual para a luz Onda -------- fenômenos de interferência e difração Corpúsculo.... A existência do Fóton para explicar a interação

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Ótica geométrica A luz é tratada com um feixe luminoso que se propaga em linha reta (raio de luz) Os obstáculos que a luz atravessa são bem maiores que o comprimento de onda da luz e o que se tem são apenas sombra e penumbra. Não há difração Considerando a teoria corpuscular, um raio é simplesmente a trajetória retilínea que um corpúsculo de luz percorre Considerando a teoria ondulatória, um raio é uma linha imaginária na direção de propagação da onda, ou seja, perpendicular à frente de onda

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Princípios da ótica geométrica Nos meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta. A propagação da luz independe da existência de outros raios de luz na região que atravessa A trajetória seguida pelo raio luminoso independe do sentido do percurso.

Summary: Esta é um aparesentação utilizada nas aulas de otica Geometrica (laboratório) para os cursos de Física e Engenharia de produção da PUC/SP e conta um pouco da historia da Luz

Tags: historia da luz òtica geometrica

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