A Natureza dual da LuzSéc. XVII

Teoria ondulatória da luz,segundo a qual a luz sepropaga através do espaço pormeio de ondas.

Christian Huygens (1629 – 1695) Robert Hooke (1635-1703)

Luz como um feixe de partículas (corpúsculos). Essateoria não conseguia explicar os fenômenos de difração einterferência.

Isaac Newton (1643 – 1727) Luz é uma onda. Reflexão e refraçãocomo em ondas na água e do som.

Experiência da fenda dupla

A Natureza dual da Luz

Experimentos de Difração e Interferência

Thomas Young (1773-1829)

Fonte: Experimento da fenda dupla

Thomas Young (1773-1829)

Experiência da fenda dupla

A Natureza dual da Luz

Experimentos de Difração e Interferência

Luz é onda!Luz é onda!

De que?

Fonte: Experimento da fenda dupla

A Natureza dual da Luz

John Clerk Maxwell (1831 -1879)

Previu a existência do ondas de campo elétrico e magnético queviajariam na velocidade da luz. Formulou a teoria ondulatóriaeletromagnética.

Visão Moderna (Início do Séc. XX)

Luz se propaga como onda eletromagnética.

DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA

Luz é emitida ou absorvida como partícula.

+Luz é emitida ou absorvida como partícula.

“Pacotes de energia”

Frequência da onda

Constante de Planck h=6.6x10-34J.s

G. I. Taylor (1909)

Experiência da fenda dupla com luz muito fraca...

A Natureza dual da Luz

Experimentos de Difração e Interferência

Fonte: Experimento da fenda dupla

Ondas

Onda é uma perturbação de alguma grandeza física que se propaga noespaço, em função do tempo.

Equação da onda

1D: Uma onda em uma corda

Um pulso viajando através de uma cordacom extremidades fixas, como modeladopela equação de onda.

Solução geral:

Onda propagando para a frente

Onda propagando para trás

Caso particular (Onda Harmônica)

Oscilação Temporal

Período de oscilação

Frequência angular

Oscilação Espacial

Número de onda

Comprimento de onda

2D: Ondas na superfície da água

Frentes de onda é constante

Equação da onda

Fonte: Ondas na superfície da água

3D: Ondas de Som

pressão =>

Equação da onda

2 2 2 2

2 2 2 2 21p p p p

x y z v t

Pressão de equilíbrio

Densidade de equilíbrio

Constante adiabática = cp/ cv

x y z v t

Onda Plana 3D

Frente de onda

, , , sin

sin

x y zp x y z t A k x k y k z t

A k r t

k

Onda Plana (Propagação em z)

Onda Esférica (3D)

, , , sinp r t A kr t

Fonte: Frentes de onda esféricas

Experimento de Fizeau (c) 1851

Fonte: Medida da velocidade da luz

Espectro eletromagnético

Fonte: Espectro eletromagnético

Onda EM Plana (vácuo)

y

x

z

Polarizador

Polarizando a Luz Natural

I0 I0/2

Lei de Malus

I = I0 cos2