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Primeiramente, vamos responder uma pergunta simples, mas extremamente importante: Por que conseguimos enxergar os muitos objetos ao nosso redor? Fácil! Porque todos esses objetos, de uma forma ou de outra, estão emitindo luz. Quando esses raios de luz atingem nossos olhos, eles promovem o estímulos geradores da sensação da visão. Todos os objetos que emitem luz são chamados de fontes de luz. Na óptica geométrica (ramo da física que estuda os fenômenos ópticos com enfoque nas trajetórias seguidas pela luz), dependendo da procedência da luz distribuída, podemos classificar as fontes de luz em duas categorias: fontes primárias e fontes secundárias. Neste momento é importante destacar que, como estamos explorando a óptica geométrica, não estamos preocupados com a natureza da luz. Entretanto, caso queira se aprofundar sobre esse assunto, clique aqui e acesse o artigo que tratamos sobre ela.
Antes de finalizarmos esse artigo sobre fontes de luz primárias e secundárias, é interessante responder uma dúvida que, provavelmente, você possa estar se perguntando:
Esses corpos (absolutamente negros) não são visíveis e geralmente a sua presença só pode ser percebida devido ao contraste com sua vizinhança. Grátis 324 pág.
Pré-visualização | Página 21 de 50a 51 sobre o Efeito Fotoelétrico no texto disponível em http://www.if.usp.br/gref/optica/optica2.pdf, acesso em 21 fev. 2019, responda às questões a seguir: Professor: o texto abaixo foi adaptado da sugestão de leitura indicada no enunciado da atividade. Efeito Fotoelétrico Em 1921, Albert Einstein ganhou o prêmio Nobel da Física por ter resolvido um dos problemas que mais intrigavam os físicos na época – o efeito fotoelétrico. Para explicar esse efeito, Einstein, em 1905, publicou um trabalho que explicava por que a luz, ao atingir uma superfície metálica com frequência suficientemente alta, era capaz de retirar elétrons, eletrizando o metal, fenômeno que ficou conhecido como efeito fotoelétrico. Em sua explicação, teve que admitir não só que a luz era emitida em pacotes, mas que cada um desses pacotes possui uma energia bem definida, que corresponde a múltiplos de apenas determinadas frequências, assim como sugerido por Planck. Esses pacotes de energia são os fótons, cada qual com sua energia bem determinada, dada pela equação de Planck: E = h. f, onde f é a frequência da luz ou da radiação emitida, e h é a famosa constante de Planck, cujo valor é: h = 6,6.10-34 J.s. 65 http://www.if.usp.br/gref/optica/optica2.pdf Desse modo, a energia dos fótons depende da frequência da radiação incidente, e não da intensidade desta. Para cada material, existe uma frequência mínima da radiação eletromagnética, abaixo da qual não são produzidos fotoelétrons, por mais intensa que seja esta radiação. Adaptado de: Leitura de Física GREF Óptica. Disponível em: http://www.if.usp.br/gref/optica/optica2.pdf. Acesso em: 14 abr. 2019. Elaborado especialmente para o São Paulo Faz Escola. PARA SABER MAIS: O Efeito Fotoelétrico Explicado (O Nobel de Einstein). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=USGENeYkBd4 . Acesso em: 14 abr. 2019. a) O que é o efeito fotoelétrico e por que esse efeito ocorre preferencialmente em superfícies metálicas? Justifique sua resposta e faça um esquema de como pode ocorrer o efeito fotoelétrico em placas metálicas. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por uma superfície metálica atingida por radiação eletromagnética. Nos metais, os elétrons mais externos (os que absorvem a energia da radiação eletromagnética) estão ligados de maneira mais “fraca”, facilitando a ocorrência desse efeito. Uma possível representação pode ser: Imagem produzida especialmente para o “São Paulo Faz Escola” Professor: é importante destacar que a energia cinética máxima dos elétrons emitidos pela superfície metálica em razão da de luz independe da intensidade desta, mas sim da radiação incidente e que existe uma frequência de corte para radiação eletromagnética, abaixo da qual não ocorre o efeito fotoelétrico. Essa frequência de corte depende do material qual a superfície é feita. b) Analise a afirmação abaixo e justifique, segundo seu conhecimento sobre o efeito fotoelétrico: “Uma radiação violeta consegue arrancar elétrons ao atingir uma placa metálica, enquanto uma radiação de mesma intensidade, contudo, de cor vermelha, não consegue arrancar elétrons da placa. Quando aumentamos a intensidade da luz vermelha, ela também consegue arrancar elétrons da placa metálica.” O equívoco na frase está em aumentar a intensidade da luz vermelha para conseguir arrancar elétrons. Para que ocorra o efeito fotoelétrico, não adianta aumentar a intensidade da luz, e sim é necessário mudar a frequência da radiação. Por exemplo, se a placa fosse iluminada com luz de maior frequência, como a ultravioleta, não só os elétrons seriam arrancados, como também sua velocidade aumentaria com o aumento da frequência da luz. b) Cite outros dispositivos que utilizam o efeito fotoelétrico no cotidiano. Resposta pessoal do aluno. Como exemplo, podem ser citados: alarmes, iluminação pública, painéis solares etc. SUGESTÃO DE ATIVIDADE Para simular e compreender o que ocorre quando uma determinada frequência luminosa incide em uma placa metálica, você pode utilizar o simulador disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/photoelectric. Acesso em: 15 fev. 2019. 66 https://www.youtube.com/watch?v=USGENeYkBd4 Professor: esta atividade permite entender como podem ocorrer as interações entre fótons e elétrons, levando os alunos a observarem que a energia dos fotoelétrons não depende da intensidade da luz, e sim da radiação incidente, e que para cada metal existe uma frequência mínima da radiação eletromagnética, abaixo da qual não são produzidos fotoelétrons, por mais intensa que seja esta radiação. Sugestão de condução da atividade: 1) Faça variar o comprimento de onda no simulador. Existe alguma energia mínima para ocorrer o efeito fotoelétrico? Por quê? 2) Manipule os parâmetros do simulador e responda: o que ocorre se a intensidade de luz for alterada? 3) A velocidade dos elétrons é influenciada pela alteração na intensidade da luz? ATIVIDADE 4 – RAIO LASER Habilidades: Compreender o funcionamento de um Laser | Comparar a luz emitida por um Laser e uma lanterna | Reconhecer a importância da aplicação do Laser em diferentes campos, como a medicina, indústria, ciência. A maioria dos produtos que compramos possuem um código de barras como o da imagem. Os códigos de barras, além de esconderem um sistema organizado de classificação, a partir de combinações numéricas representadas por listras de diferentes espessuras, são o meio mais eficaz para identificação rápida das informações convertidas pelo computador, e sua leitura é feita por um aparelho que emite raios laser. Você sabe como funcionam os leitores de código de barras utilizados nos caixas de supermercado e em banco? Por que, na maioria dos dispositivos que utilizam a luz laser, existe um aviso indicando que se deve tomar cuidado com os olhos ao manuseá-los? Qual seria o motivo para existir tal aviso? Primeiramente, vamos investigar qual é a diferença entre a luz emitida por um laser e a emitida por uma lâmpada comum, como a de uma lanterna. Em seguida, estudaremos algumas aplicações do laser. Professor: estes questionamentos permitem realizar um levantamento prévio dos conhecimentos dos alunos. Assim, as respostas podem ser diversas. Sugerimos que as anote no quadro para discussão com toda a turma. A leitura de código de barras é feita pelo laser e segue a lógica da computação, utilizando código binário para formar dados. As barras escuras absorvem a luz incidida e representam o número “1”; já os espaços em branco refletem a luz incidida representando o número “0”, e o resultado desta combinação é a descrição exata do produto. Um feixe de raio laser possui muito mais energia concentrada que um feixe de luz comum e, como a retina humana não é preparada para receber toda essa energia, pode sofrer danos. Materiais: ponteira laser; lanterna comum; folha de papel branco; caneta esferográfica. Perigo LASER Use protetor de olhos 67 Sob a coordenação de seu professor, você vai observar o comportamento da luz emitida por um laser e da luz emitida por uma lanterna. Para tanto, faça os dois procedimentos a seguir: 1. Incida os raios da lanterna e da ponteira laser sobre uma folha de papel branco, situada a 5 cm de distância. Calcule o tamanho da mancha luminosa formada por ambas sobre a folha. Repita o procedimento, mas agora com a folha posicionada a 10 cm de distância. Calcule novamente o tamanho da mancha luminosa. 2. Pegue uma caneta esferográfica cujo corpo seja transparente e retire a carga do interior. Projete a luz da ponteira laser e da lanterna na caneta (sem carga), uma de cada vez, de modo que as luzes a atravessem. Veja se a aparência das cores da luz se modifica. Se tiver um pedaço de vidro (óculos, anel, brinco etc.), repita a operação. Qual diferença entre a luz emitida por um laser e a emitida por uma lâmpada comum como a de uma lanterna?A luz do laser, como a de uma lâmpada comum, é emitida quando os átomos de um elemento sofrem uma transição para um estado quântico de menor energia. Entretanto, no laser, ao contrário do que ocorre com outras fontes luminosas, os átomos agem em conjunto para produzir uma luz com várias características especiais.
Qual a diferença entre laser e luz comum?A principal diferença entre o laser e a luz comum é: O laser é uma luz monocromática, tendo em si uma única frequência de cor. Já a luz comum é policromática, tendo em si 'todas' as frequências de cores que vemos.
Quais as principais vantagens da luz laser em relação à luz comum de uma lâmpada?Mais uma vantagem é que a luz de um laser é altamente direcional: o feixe de luz produzido por um laser diverge muito menos que o feixe de luz produzido por uma lâmpada comum. e a última vantagem é que a luz do laser pode ser focalizada em uma região extremamente pequena.
Quais são as características do laser que o diferenciam de outras fontes de luz?O laser emite luz a partir da estimulação por radiação e suas características são: luz monocromática, coerente, direcional e de alta intensidade.
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Qual diferença entre a luz emitida por um laser e a emitida por uma lâmpada comum como a de uma lanterna?
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