marisac@pucsp.br Modernidade no Ensino e Aprendizagem de Física http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/ Profa Marisa Almeida Cavalcante

Objetivos Contribuir na instrumentalização dos professores adaptada e adequada à escola brasileira integrada a novas tecnologias e que permita tratar conceitos e instrumentos contemporâneos relacionados no ensino e aprendizagem de Física. marisac@pucsp.br

Instrumentalização Experimentos reais Experimentos virtuais simuladores Recursos da web 2.0 Planilhas compartilhadas Roteiros com links Atividades corrigidas blogs Redes sociais Formulários Metodologia e Recursos marisac@pucsp.br vídeos

Módulos Física Moderna Aquisição de dados Arduino marisac@pucsp.br

Avaliação Relatórios e atividades desenvolvidas Desenvolvimento de um Projeto para aplicação na escola: Plano de aula ( referencia para outros professores) Blog para postagem do material (vídeos, simuladores, resumos teóricos, links para temas correlacionados,..etc) Roteiro de atividade para os estudantes marisac@pucsp.br

Módulo 1 Física Moderna marisac@pucsp.br

Experimentos que serão desenvolvidos Observação de espectros e determinação de comprimento de onda Método de Projeção Utilizando Tracker

Alguns conteúdos que podem ser tratados com estes experimentos Modelos atômicos Quantização de energia Questões relacionadas a dualidade Evoluções do pensamento cientifico marisac@pucsp.br

Modelos atômicos Espectroscopia Rede de difração Ótica física Comportamento Ondulatório Dualidade Comportamento corpuscular (EFE) marisac@pucsp.br Correlação entre os conteúdos e experimentos

Física Moderna Experimental Marisa Almeida Cavalcante e Cristiane R. C. Tavolaro Editora Manole - 3ª edição 2011 marisac@pucsp.br Blog do livro http://fisicamodernaexperimental.blogspot.com/

Algumas Imagens………… Ir ao Blog Você “pegaria” esta onda? Off-line Off-line Comportamento Ondulatório marisac@pucsp.br

O que diferencia um comportamento corpuscular de um comportamento ondulatório? marisac@pucsp.br Comportamento Ondulatório

l Ondas Eletromagnéticas Clique aqui para ver a animação Off-line marisac@pucsp.br

AMALDI, U., Imagens da Física, São Paulo, Scipione, 1992. marisac@pucsp.br Ver figura zoom

Propriedades básicas Ondas transversais Para ondas transversais em cordas com uma dada densidade linear d (massa/ unidade de comprimento), velocidade de propagação v, freqüência angular w e amplitude A temos : A Energia carregada por uma onda é proporcional ao quadrado da sua amplitude marisac@pucsp.br

Interferência evidenciando o comportamento ondulatório 2 Ondas Princípio de Superposição SIMULAÇÃO http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/applet-superposicao-de-ondas.html Soma de “ondas” com mesma freqüência, fase diferentes invariantes no tempo Interferência construtiva e destrutiva Fases variáveis e velocidades diferentes - padrão não estacionário - não se observa interferência. Off-line marisac@pucsp.br

Interferências de fendas duplas Thomas Young marisac@pucsp.br

Simulação interferências fontes esféricas Off-line Opcao2 link on-line Off-line http://fisicamodernaexperimental.blogspot.com/2009/03/um-simulador-de-difracao-e.html marisac@pucsp.br

O 1.o máximo ( N=1 ) se encontra desviado de um ângulo q. A lei de interferência de Young:    N l = d sen q X marisac@pucsp.br

Atividade E1- Interferência Link para atividade E1 Atividade E1(clique aqui) marisac@pucsp.br

Difração Francesco Grimaldi – 1600 Evidenciando o comportamento Ondulatório marisac@pucsp.br

Para ver um vídeo com cuba de ondas clique aqui marisac@pucsp.br

Formulação matemática da difração e do princípio de Fresnel-Huygens Embora a teoria de Fresnel-Kirchoff seja uma teoria escalar, ela descreve com grande exatidão o espectro angular experimental de difração de diversos objetos Teoria Vetorial rigorosa utilizando as Equações de Maxwell e condições de contorno – problema difícil do ponto de vista matemático e só foi feita em 1947 marisac@pucsp.br 1882 Kirchoff/1894 Sommerfeld

Exemplos de difração em aberturas Fendas d x F marisac@pucsp.br

marisac@pucsp.br Simulação online link Off-line

Círculo 2R w marisac@pucsp.br

Retângulo a b marisac@pucsp.br

Difração de Fraunhofer – fendas duplas e paralelas marisac@pucsp.br

Rede de Difração ou arranjo de fendas: Para 8 fendas Poder de resolução M.. Número de sulcos total da rede N..Ordem espectral Ordem espectral marisac@pucsp.br

O que ocorre para a incidência de dois comprimentos de onda diferentes (duas cores) ? Temos um ponto de Maximo para cada comprimento de onda marisac@pucsp.br

 Foto-detector I Espectrometria ou Espectrofotometria d sen() = N  marisac@pucsp.br

Link para o simulador online marisac@pucsp.br

Atividade E2- Rede de difração e simuladores: Link para a atividade E2 Para acesso a atividade E2 clique aqui marisac@pucsp.br

CD como rede de difração Análise quantitativa de espectros marisac@pucsp.br

E o como é um CD? Ranhuras ou pequenas fendas (pits) Em media temos cerca de 625 fendas em cada milímetro! Camada refletora marisac@pucsp.br

Algumas imagens Largura do “pit” (buraco) = 500 a 600nm Profundidade do pit = 100 a 150 nm Distancia entre eles =1,6 mm marisac@pucsp.br

Observe o que ocorre.. marisac@pucsp.br

Como o feixe vê o menor “pit” marisac@pucsp.br

Análise quantitativa de espectros 1º passo – obtendo uma rede por transmissão Veja detalhes da montagem clicando nos links abaixo: Retirando a superfície refletora Determinando a distancia entre os sulcos marisac@pucsp.br

Análise quantitativa de espectros 2º Passo Determinando a distancia entre os sulcos do CD marisac@pucsp.br

Análise quantitativa de espectros 2º passo – fonte de luz, colimação e projeção do espectro . Fenda Variar a posição da lupa até focar a fenda na tela Fenda projetada na tela Clique aqui para ver o vídeo marisac@pucsp.br

Análise quantitativa de espectros 3º passo – Dispondo o CD para obtenção do espectro CD D X D CD q N l = d senq d=1/600 mm Clique aqui para ver o vídeo marisac@pucsp.br

Roteiro R1: Espectro com CD Link para o Roteiro R1 marisac@pucsp.br

Uso do Tracker marisac@pucsp.br Baixe o tutorial para uso do Tracker Off-line Roteiro R2 clique aqui Off-line

Complementos marisac@pucsp.br

Análise quantitativa de espectros Espectróscopio manual Para ver o vídeo clique aqui marisac@pucsp.br

Determinação do número de sulcos/mm de um CD por reflexão Clique para ver a montagem e o artigo marisac@pucsp.br clique aqui para ver o vídeo

Espectro continuo com CD – Por reflexão Veja o video clicando aqui marisac@pucsp.br

Ir ao blog para ver detalhes desta montagem Marisa Cavalcante - marisac@pucsp.br

Observação espectros discretos Lanterna fluorescente marisac@pucsp.br