Estudo de Ondas Eletromagnéticas

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Prof.ª Fernanda Fonseca
FÍSICA ÓTICA E ONDAS
Aula 2
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Conversa Inicial
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Compreender as características das ondas 
eletromagnéticas em seus diferentes 
espectros
Compreender as características dos 
fenômenos óticos
Identificar e utilizar as teorias físicas 
relacionadas aos estudos da ótica na análise 
e resolução de problemas
OBJETIVO DA AULA
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TEMA 1 – ONDAS ELETROMAGNÉTICAS
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Natureza dual da luz: onda e partícula
Modelo ondulatório
Onda eletromagnética transversal
Campos elétricos e magnéticos oscilam
Velocidade no vácuo: 𝒄 = 𝟐, 𝟗𝟗𝟕𝟗 × 𝟏𝟎𝟖 𝒎/𝒔
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS
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Equações de onda
𝑬 = 𝑬𝑴 ∙ 𝒔𝒆𝒏 𝒌𝒙 − 𝝎𝒕
𝑩 = 𝑩𝑴 ∙ 𝒔𝒆𝒏 𝒌𝒙 − 𝝎𝒕
Em fase: amplitude máxima simultânea
Transportam energia
CARACTERÍSTICAS DAS ONDAS 
ELETROMAGNÉTICAS
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ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
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Pontos de um frente de 
onda podem ser 
considerados fontes de 
ondas secundárias
Espalham-se em todas as 
direções
Velocidade igual à 
velocidade de propagação 
da onda
PRINCÍPIO DE HUYGENS
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Mede a taxa de energia 
transportada pela onda 
eletromagnética por 
unidade de área
Unidade de medida: 
W/m²
𝑺 =
𝟏
𝝁𝟎
𝑬 × 𝑩
𝑺 =
𝑬 ∙ 𝑩
𝝁𝟎
=
𝑬𝟐
𝝁𝟎 ∙ 𝒄
=
𝒄 ∙ 𝑩𝟐
𝝁𝟎
VETOR DE POYNTING
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Valor médio do módulo do vetor de Poynting
𝑰 = ഥ𝑺 = 𝑬𝑹𝑴𝑪
𝟐
Também representa quadrado do valor eficaz dos campos 
elétricos
𝑬𝑹𝑴𝑪 =
𝑬𝟏 + 𝑬𝟐 + 𝑬𝟑 +⋯+ 𝑬𝒏
𝒏
Podemos definir que
𝑰 =
𝑷𝒐𝒕
𝑨
Mede o quanto de energia é transferido para uma área de 1 
m² em 1 s.
INTENSIDADE DA RADIAÇÃO
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Incidência de luz
Variação no momento linear
Variação da energia
Absorção da radiação
𝑭𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓çã𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 =
𝑰 ∙ 𝑨
𝒄
⇒ 𝒑𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓çã𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 =
𝑰
𝒄
𝑭𝒓𝒆𝒇𝒍𝒆𝒙ã𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟐
𝑰 ∙ 𝑨
𝒄
⇒ 𝒑𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓çã𝒐 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟐
𝑰
𝒄
PRESSÃO DA RADIAÇÃO
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Qual é a pressão da radiação a 1,5 m de distância 
de uma lâmpada de 500 W? Suponha que a 
superfície sobre a qual a pressão é exercida está 
voltada para a lâmpada e é perfeitamente 
absorvente e que a lâmpada irradia 
uniformemente em todas as direções.
Exercício retirado do livro:
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos da Física, Volume 4, 
10ª ed., Rio de Janeiro: LTC, 2022. p. 20.
EXEMPLO
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Resolução
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TEMA 2 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO
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A luz é refletida novamente para o mesmo meio de propagação
Tipos
Especular ou Regular
Difusa ou Irregular
REFLEXÃO DA LUZ
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1ª Lei da Reflexão
Raio incidente, 
raio refletido e 
normal são 
coplanares
2ª Lei da Reflexão
Ângulo de 
incidência é igual 
ao Ângulo de 
reflexão
LEIS DA REFLEXÃO
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A luz muda de meio de 
propagação
Mudança na velocidade 
de propagação
Mudança no 
comprimento de onda
Frequência da onda NÃO 
muda
REFRAÇÃO
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Mede a proporção entre a velocidade da luz 
no vácuo e a velocidade da luz no meio
𝒏 =
𝒄
𝒗
ou 𝒏 =
𝝀𝟎
𝝀
Em que n é o índice de refração, c é a velocidade da onda eletromagnética 
no vácuo, v é a velocidade da luz no meio, 𝝀𝟎 é o comprimento da onda no 
vácuo e 𝝀 é o comprimento da onda no meio
ÍNDICE DE REFRAÇÃO
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ÍNDICE DE REFRAÇÃO
SUBSTÂNCIA ÍNDICE DE REFRAÇÃO n
Líquido
Água 1,333
Glicerina 1,473
Sólido
Vidro Crown 1,52
Gelo 1,309
Quartzo 𝑆𝑖 𝑂2 1,544
Sal 1,544
Diamante 2,417
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1ª Lei da Reflexão
Raio incidente, raio 
refratado e normal 
são coplanares
2ª Lei da Reflexão 
(Lei de Snell)
𝒏𝟏 ∙ 𝒔𝒆𝒏 𝜽𝟏 = 𝒏𝟐 ∙ 𝒔𝒆𝒏 𝜽𝟐
LEIS DA REFRAÇÃO
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Luz passa de um meio 1 para um meio 2
Se 𝒏𝟏 𝜽𝟐
Se 𝒏𝟏 > 𝒏𝟐: raio refratado se afasta da normal 
𝜽𝟏