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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA - CCN CURSO: LICENCIATURA EM CIÊNCIAS DA NATUREZA - CCN DEPARTAMENTO DE FÍSICA DISCIPLINA: ÓPTICA E NOÇÕES DE FÍSICA MDERNA PARA CIÊNCIAS DA NATUREZA CARGA HORÁRIA: 60h - - PERÍODO: 2015.1 Profª. Nazaré Bandeira REVISÃO HISTÓRICA SOBRE A EVOLUÇÃO DAS IDÉIAS,LEIS E PRINCÍPIOS DA ÓPTICA E SUAS APLICAÇÕES NA TECNOLOGIA ALUNO : NEMÉZIO ALBUQUERQUE MOITA Teresina , julho / 2.015. INTRODUÇÃO O tempo é uma questão fundamental para a nossa existência. Inicialmente, os primeiros homens a habitaram a Terra determinaram a contagem desse item por meio de constantes observações dos fenômenos naturais. Dessa forma, as primeiras referências de contagem do tempo estipulavam que o dia e a noite, as fases da lua, a posição de outros astros, a variação das marés ou o crescimento das colheitas pudessem metrificar “o quanto de tempo” se passou. Na verdade, os critérios para essa operação são diversos. PRÉ- HISTÓRIA Compreende ao período que antecede a invenção da escrita, desde o começo dos tempos históricos registrados até aproximadamente em 3500 a.C Século I a.C , para TITO LUCRÉCIO CARO (99 a.C – 55 a.C), poeta e filósofo latino, acreditava que a alma é mortal. Em De Rerum Natura, Lucrécio apresenta a Teoria de que a luz visível seria composta de pequenas partículas, FÓTONS, partícula elementar de força eletromagnética. Filósofos gregos tais como PLATÃO (427 a.C – 348 a.C) e ARISTÓTELES (348 a.C – 322 a.C), acreditavam que : “ Os olhos emitiam partículas que tornavam visíveis os objetos”. A luz solar e seu calor eram compostos de pequenas partículas. Para PITÁGORAS (571 a.C – 496 a.C), o olho emite jato que enxergamos. EMPÉDOCLES DE AGRIGENTO (492 a.C – 432 a.C), dizia que a luz faz parte dos 4 (quatro) elementos (Teoria Cosmogênica),que fazem toda a estrutura do mundo, o fogo,o ar,a água e a terra. Para o árabe, ABU ALI AL-HASAN ( IBU AL-HAITHAN ou ALHAZEN) (965 a.C – 1.040 a.C), os raios luminosos são emitidos por objetos. Explicou o fenômeno dos corpos celestes no horizonte, onde, para ele, cada ponto do objeto reflete a luz incidente para o olho em todas as direções mas apenas um raio de cada ponto incide sobre o olho do observador. Na China, espelhos côncavos eram usados para acender fogueiras. Século V a.C, no mundo grego, encontravam-se duas teorias físicas de natureza distinta: o atomismo e a física do contínuo. O atomismo grego se desenvolveu na Grécia do século V a.C. Os seus principais representantes são, sucessivamente, Demócrito (cerca de 460/360 a.C.) e Epicuro (341/270 a.C.), eles afirmavam que os menores componentes da matéria são corpúsculos indivisíveis em movimento em um vazio infinito. As concepções sobre a propagação da luz em um meio , o pneuma (espírito ou alento), suscitam um confronto com os atomistas, que sustentam o caráter descontínuo da matéria (SAMBURSKY,1990). A Física do contínuo é uma criação dos estoicos : Zenão de Citio(300 a.C – 263 a.C), Crisipo de Solis (280 a.C – 208 a.C) e Posidônio (, que tinham como base a natureza contínua da matéria e da propagação dos fenômenos físicos, a combinação de ar e fogo responsável por unir e encadear em um todo, admitem o vazio fora do mundo. Para os atomistas, a luz é composta por átomos sutis, arredondados e velozes. A visão é possível em virtude de um fluxo de partículas emanado do objeto, que é assimilado pelos olhos. Existem quatro períodos no qual a História se divide: Idade Antiga, Idade Média, Idade Moderna e Idade Contemporânea. Idade Antiga: corresponde à história dos gregos e romanos, tendo início com a descoberta da escrita. Este período termina com a queda do Império Romano do Ocidente, no ano de 476. Idade Média: este período inicia-se com o fim da Idade Antiga, e se estendeu até o ano de 1453, ano que ficou marcado pelo fim da Guerra dos Cem Anos. Idade moderna: este período que teve início em 1453, teve seu término marcado pelo surgimento da Revolução Francesa, em 1789. Idade Contemporânea: este período teve início em 1789 com o fim da Idade Moderna, e é o período que está em vigor atualmente. ANTIGUIDADE ou IDADE ANTIGA Da invenção da escrita (4.000 a.C – 3500 a.C) até a queda do Império Romano do Ocidente (476 d.C) Na Assíria, já se conhecia a lente de cristal e, na Grécia, já se usava a lente de vidro para obter o fogo. Em 2283 a.C eram usados cristais de rocha para observar as estrelas. Os antigos gregos não faziam distinção entre Luz e Visão. Observavam que dos olhos dos seres vivos saia luz. Sabiam que a Luz provém de uma única fonte luminosa conhecida como fogo,então, concluíram que : “ Os seres vivos têm uma tênue chama dentro dos olhos”. Acreditavam que a visão estava ligada ao tato e que, dentro dos olhos projetavam-se raios luminosos que percorriam os objetos e retornavam aos olhos trazendo informações interpretadas pelo cérebro, gerando a sensação visual destes objetos. ARISTÓTELES (384 a.C – 322 a.C) pregava que a luz, ao bater nos objetos, retirava deles uma camada microscópica de átomos que, ao serem projetados, acabavam atingindo nossos olhos permitindo que víssemos estes objetos.Nas teorias, a Luz e os objetos se interagem. Aristóteles, em sua teoria sobre a luz explicava a diferenciação de tamanho do mesmo objeto à medida que nos aproximamos ou nos afastamos deste objeto. Quando estamos perto deste objeto o vemos maior, pois, mais átomos atingem nossos olhos do que quando estamos afastados do objeto. Foram aperfeiçoados a fabricação de espelhos e lentes, ARQUIMEDES DE SIRACUSA (287 a.C – 212 a.C) incendiou uma esquadra romana na defesa da cidade de Siracusa na Grécia. Entre suas contribuições à Física, estão as fundações da hidrostática e da estática, tendo descoberto a lei do empuxo e a lei da alavanca, além de muitas outras. Ele inventou ainda vários tipos de máquinas para usos militar e civil, incluindo armas de cerco, e a bomba de parafuso que leva seu nome. Experimentos modernos testaram alegações de que, para defender sua cidade, Arquimedes projetou máquinas capazes de levantar navios inimigos para fora da água e colocar navios em chamas usando um conjunto de espelhos IDADE MÉDIA (395 a.C – 1.453 d.C) Da Queda do Império Romano do Ocidente (476 d.C) até a Tomada de Constantinopla (1.453 d.C). A Lei de Propagação Retilínea da Luz e a Lei da Reflexão foram justificadas por HERON DE ALEXANDRIA (10 d.C -70 d.C), a partir da ideia de que o caminho percorrido pela luz é o mais curto possível. Ficou conhecido por inventar um mecanismo para provar a pressão do ar sobre os corpos, que ficou para a história como o primeiro motor a vapor documentado, a eolípila. É o responsável por elaborar uma fórmula matemática que calcula a área de um triângulo em função das medidas dos seus três lados. A fórmula de Heron de Alexandria (Princípio de Heron) é muito útil nos casos em que não sabemos a altura do triângulo, mas temos a medida dos lados. Século X , ABU SA DAL- ALA, descobre a Lei da Refração. Em 2.283 a.C, já eram utilizados cristais de rocha para observar as estrelas. Relatos do historiador Plínio (23-79 d.C.), apresentam "Vidros Queimadores", os quais eram produzidos pelos romanos, ou seja, lentes usadas para iniciar o fogo, com auxilio da luz solar.IDADE MODERNA (1.453 d.C – 1.789 d.C) Da Tomada de Constantinopla (1.453 d.C) até a Revolução Francesa (1.789 d.C). LEONARDO DA VINCI (1.452-1519), fez experimentos com câmara escura, observando imagens invertidas de objetos. THOMAS HARRIOT (1560–1621) e WILLEBRORD SNELL VON ROYEN (1580-1626), redescobriram a Lei da Refração em 1621. Em 1627, WILLEBRORD SNELL VON ROYEN propôs o método de triangulação, importante para a geodésia , estabelecendo o método clássico de calcular os valores aproximados de polígonos. A Lei de Refração fora publicada por RENÉ DESCARTES (1596- 1650), em 1637. Século XVII , Na Europa, a Lei da Refração foi reconhecida. De ,1.642 a 1.727 , os cientistas imaginavam que a luz fosse constituída por um feixe de partículas luminosas (corpúsculos), emitidos por fontes de luz. GALILEU GALILEI (1.564-1.642) e JOHANNES KEPLER (1.571- 1630), construíram vários instrumentos, como lunetas e telescópios que permitiam observar imagens distantes e diminutas. Galileu , elaborou uma teoria completa sobre a Natureza Corpuscular da Luz, onde diz que : “ Um fluxo de partículas microscópicas emitidas pela fonte de luz ou por corpos iluminados sensibilizam nossos olhos e fazem com que possamos ver diferentes objetos”. Galileu constrói o primeiro telescópio, em 1609. Galileu tenta medir o tempo de ida e volta da luz entre dois pontos de distancias de algumas milhas. Nos primeiros meses de 1610, Galileu,usando seu poderoso novo telescópio, descobriu quatro satélites orbitando Júpiter. Galileu escreveu Sidereus Nuncius (O Mensageiro das Estrelas) descrevendo suas descobertas, e solicitou o parecer de Kepler (em parte para reforçar a credibilidade de suas observações). Kepler respondeu com entusiasmo, com uma resposta curta publicada com o título Dissertatio cum Nuncio Sidereo (Diálogo com o Mensageiro das Estrelas). Kepler endossou as observações de Galileu e ofereceu várias especulações a respeito dos significados e implicações dessas descobertas, além de métodos telescópicos, para astronomia e óptica assim como para cosmologia e astrologia. Mais tarde no mesmo ano, Kepler publicou suas próprias observações telescópicas das luas em Narratio de Jovis Satellitibus, proporcionando ainda mais apoio a Galileu. No entanto, para o desapontamento de Kepler, Galileu nunca publicou suas reações (se as houve) ao Astronomia Nova. Kepler,foi mais conhecido por ter formulado as três leis fundamentais da mecânica celeste, conhecidas como Leis de Kepler, HANS LIPPERSHEY (1570-1619) descobre o telescópio em 1608. ZACHARIAS JANSEN (1580-1638), Desenvolveu uma experiência com um tubo e duas lentes chamado depois de microscópio composto em 1590, acredita-se que foi o primeiro microscópio. Por causa da sua pouca idade acredita-se que teve ajuda do seu pai (Hans Janssen) que era fabricante de lentes. A Lei da refração foi justificada por PIERRE DE FERMAT (1610- 1665), a partir do princípio de que a luz sempre percorre o caminho mais rápido, de menor tempo. Fermat inventou a Geometria Analítica em 1629 e descreveu as suas ideias num trabalho não publicado intitulado Introdução aos lugares geométricos planos e sólidos, que circulou apenas na forma de manuscrito. Neste trabalho Fermat introduziu a ideia de eixos perpendiculares e descobriu as equações gerais da reta, circunferência e equações mais simples para parábolas, elipses e hipérboles, e depois demonstrou que toda equação de 1º e 2º grau pode ser reduzida a um desses tipos. O método de Fermat, para determinar tangentes, foi desenvolvido pela sua abordagem aos problemas de máximos e mínimos, e foi ocasião de outro atrito com Descartes. Fermat, demonstrou que se podia deduzi-la a partir do princípio geral do caminho percorrido em tempo mínimo. ANDREAS TACQUET (1621-1660), publica a obra “Catoptrica” em 1669, que descreve as propriedades dos espelhos e o principio da igualdade dos ângulos de incidência e reflexão em superfícies planas e curvas. CHRISTIAN HUYGENS(1629-1695) e outros, propôs a ideia de que a luz fosse um fenômeno ondulatório, no chamado Tratado sobre a luz, onde explicou satisfatoriamente fenômenos como a propagação retilínea da luz, a refração e a reflexão. Também procurou explicar o então recém descoberto fenômeno da dupla refração. Huygens apresenta a hipótese de que a luz seria uma onda, em 1678. Huygens e ROBERT HOOKE (1.635-1.703), foram os defensores da TEORIA ONDULATÓRIA DA LUZ Huygens, projeta o relógio de pêndulo, construído por SOLOMON COSTER(1620-1659), patenteado quase 20 anos depois como relógio de bolso, e, 1657. Huygens, apresenta a hipótese de que a luz era uma onda que se propagava num meio universal chamado éter, em 1678. PATRICK D ARCY(1725-1779), determinou em quais casos o Principio de Heron é válido, e em quais casos não é válido. Até ISAAC NEWTON (1.642-1.727), a luz era entendida como constituída por um feixe de minúsculas partículas (corpúsculos) emitidas por fontes de luz, a TEORIA CORPUSCULAR DA LUZ (Livro Óptica-1696) Isaac Newton, deixou a contribuição da teoria da variação do índice de refração da luz pela variação da cor, que pode ser observada na dispersão da luz ao passar por um prisma. Isaac Newton, apresenta trabalhos sobre a dispersão da luz natural dos prismas. Insistiu na hipótese corpuscular da luz. FRANCESCO MARIA GRIMALDI (1.618-1663), observou os efeitos de Difração da Luz , relacionando com as propriedades das ONDAS ao transportarem energia de um ponto a outro no espaço. Em 1666, observou o efeito difrativo da luz. OLE CHRISTENSEN ROMER (1664-1710) observou o tempo de inicio do eclipse lunar de júpiter para avaliar a velocidade da luz e obteve c = 2 X 1010 cm/s. Foi talvez o primeiro cientista a medir a velocidade da luz. Sua descoberta foi feita através da observação do planeta Júpiter, principalmente de uma de suas luas, Io. Ole Rømer, observou que Io se eclipsava a cada 28 horas com Júpiter, e num definido período da órbita terrestre, onde seu ponto de observação na Terra para Júpiter estaria comprometido pelo Sol (o Sol estaria "entre" a Terra e Júpiter impedindo a observação). Rømer, resolveu fazer uma previsão da hora e dia que seria possível ver o próximo eclipse de Io assim que a Terra voltasse a uma posição favorável na órbita terrestre. No dia e hora marcado o telescópio foi apontado e se constatou um atraso de apenas 17 minutos na ocorrência do eclipse. Após verificar seus cálculos, Ole Rømer chegou à conclusão de que o atraso em sua previsão ocorreu pela diferença entre as distâncias da Terra a Júpiter nos dois pontos diferentes da órbita, ajudando a acumular dados sobre a velocidade da luz. Rømer não calculou a razão, nem dá um valor para a velocidade da luz. Em 1703, a teoria da refração tornou-se conhecida pela publicação do resultado em Dióptrica. JOHN DOLLAND(1706-1761), inventou a lente acromática. JAMES BRADLEY(1693-1762) obteve o valor de c = 3,06 X 1010 cm/s como a velocidade da luz, em 1728. No século XVII, a Teoria Corpuscular para a luz, consolidou-se como um conjunto de conhecimentos capaz de explicar os vários fenômenos ópticos. Em 1.665 , surge evidências sobre as propriedades ondulatórias da luz. No início do século XIX, com o aperfeiçoamento da TEORIA ONDULATÓRIA DA LUZ, de THOMAS YOUNG (1773-1829), conhecido pela experiência da dupla fenda, que possibilitou a determinação do caráter ondulatório da luz. Young exerceu a medicina durante toda a sua vida (primeiros trabalhossobre o cristalino com 26 anos de idade), mas ficou conhecido por seus trabalhos em óptica, onde ele explica o fenômeno da interferência e em mecânica, pela definição do módulo de Young. Ele se interessou também pela egiptologia, participando do estudo da Pedra de Roseta, e AUGUSTIM JEAN FRESNEL (1788-1827), que contribuiu significativamente na teoria da óptica ondulatória. Estudou o comportamento da luz tanto teórica como experimentalmente. É considerado o fundador da óptica moderna. A Teoria Corpuscular foi sendo rejeitada. Augustim Fresnel e outros, continuaram a defender a Teoria Ondulatória da Luz. Thomas Young e Augustim Fresnel, demonstraram a existência de fenômenos ópticos , onde a Teoria Corpuscular seria inadequada (1801 a 1900). Thomas Young realiza experiência de interferência da luz explicando-a através da hipótese da Teoria Ondulatória da luz, em 1801. Thomas Young, conseguiu medir o comprimento de onda da luz, e, Augustim Fresnel provou que a propagação retilínea da luz pode ser explicada pelo comportamento e comprimento de ondas. Augustim Fresnel começou uma série de experiências de difração da luz,explicado pela Teoria Ondulatória em 1815. ÉTIENNE LOUIS MALUS (1775-1812), DAVID BREWSTER,JEAN BAPTISTE BIOT(1774-1862) , Fresnel e OUTROS, estudaram a polarização da luz como onda transversal. O cientista francês Étienne Louis Malus, descobriu que, quando a luz sofre reflexão na superfície de corpos transparentes, ela se polariza. A análise do raio refletido mostra que ele é parcialmente polarizado, o grau de polarização varia de acordo com o ângulo de incidência, com o comprimento de onda da luz e com o par de meios transparentes por onde passa, a chamada Lei de Brewster. O cientista escocês David Brewster, observou que para cada par de meios transparentes e cada luz monocromática, há um só ângulo de incidência para o qual a luz refletida é totalmente polarizada. Esse ângulo satisfaz a lei chamada de “Lei de Brewster”: “A polarização da luz por reflexão na superfície de um corpo transparente é total quando o raio refletido for perpendicular ao raio refratado”. Cresce as evidências de que a luz é uma onda. Em 1774, PIERRE LOUIS MOREAU DE MAUPERTIUS (1698- 1759), descobre o princípio da mínima ação onde, estabelece que em todos os fenômenos naturais, uma quantidade chamada "ação" tende a ser minimizada. Maupertius , desenvolveu este princípio ao longo de duas décadas. Para ele a ação podia ser expressa matematicamente como o produto da massa do corpo implicado, a distância percorrida e a velocidade a que se viaja. IDADE CONTEMPORÂNEA (1.789 d.C aos nossos dias) Da Revolução Francesa aos nossos dias. WILLIAN HERSHEL (1738-1822) descobre raios infravermelhos, pela dispersão de raios solares, em 1800. Com o tempo passou a estudar astronomia e ficou famoso por sua descoberta do Planeta Urano, assim como de duas de suas luas (Titania e Oberon), ele também descobriu duas luas de Saturno e a existência da radiação infravermelha. Ele é também conhecido pelas vinte e quatro sinfonias que compôs. Herschel também descobriu duas luas de Saturno (Mimas e Enceladus), assim como duas luas de Urano(Titania e Oberon), que foram nomeadas por seu filho, John, nos anos de 1847 e 1852, muito após sua morte. Em 1800, Herschel fez outra descoberta importante. Ele havia notado que filtros de diferentes cores deixavam passar quantidade diferentes de calor em suas observações da luz solar, e desejava calcular essa quantidade de calor. Herschel pensava que as cores deveriam ter diferentes temperaturas. Ele então decidiu medir a temperatura da região logo após a cor vermelha, onde aparentemente não havia luz solar, e descobriu que a temperatura nessa região do espectro era mais elevada que nos lugares onde havia luz incidente. Ele concluiu que naquela região devia haver alguma radiação que não era visível, e a nomeou que "raios caloríficos". Após mais experimentos ele descobriu que essa radiação sofria os efeitos de reflexão, refração, absorção e transmissão de forma semelhante à das radiações do espectro visível. Essa radiação foi depois renomeada de radiação infravermelha. Esse experimento foi importante para demonstrar que existem tipos de radiação que não são visíveis aos olhos humanos JOHANN WILHELM RITTER (1776-1810) e WILLIAM HYDE WOLLASTON (1766-1828) descobrem os raios ultravioletas, os espectro eletromagnético,em 1801. Ritter ,durante experimentos de fotoquímica, observou que o cloreto de prata exposto à luz visível violeta tornava-se escuro mais rapidamente do que quando exposto a outras luzes visíveis. Concluiu, então, que um tipo de luz “quimicamente mais poderosa”, invisível aos olhos humanos, devia situar-se além do extremo violeta do espectro eletromagnético. Wollaston, tornou-se rico desenvolvendo um método físico-químico para processar o minério de platina, e no processo descobriu os elementos paládio(1803) e ródio(1804). Durante os últimos anos de sua vida realizou experiências elétricas que pavimentaram o modo de criação do motor elétrico. Wollaston também se notabilizou por suas observações das linhas escuras do espectro solar que conduziram à descoberta dos elementos químicos do Sol, e por seus trabalhos sobre dispositivos ópticos. JOSEPH VOM FRAUNHOFER(1787-1826), é conhecido pela descoberta das linhas escuras de absorção conhecidas como Espectro de Fraunhofer no espectro solar, e por fazer excelentes vidros ópticos e lentes objetivas acromáticas para telescópios.. Em 1821, mede-se o comprimento de onda das linhas de absorção do espectro solar. E, 1824, ROBERT WILHELM EBERHARD VOM BUNSEN(1811- 1899),GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF(1824-1887) e OUTROS esclarecem a relação entre os espectros lineares e os elementos químicos. Bunsen , Aperfeiçoou um queimador, conhecido atualmente como bico de Bunsen, inventado pelo físico-químico britânico MICHAEL FARADAY (1791-1867), e trabalhou com emissões espectrais de elementos químicos aquecidos. Kirchhoff, Suas contribuições científicas foram principalmente no campo dos circuitos elétricos, na espectroscopia, na emissão de radiação dos corpos negros e na teoria da elasticidade (modelo de placas de Kirchhoff– Love). Kirchhoff propôs o nome de "radiação do corpo negro" em 1862, aquele que absorve toda a radiação eletromagnética que nele incide, ou seja, que nenhuma luz atravessa e nem é refletida. É autor de duas leis fundamentais da teoria clássica dos circuitos elétricos e da emissão térmica. Kirchhoff formulou as leis dos nós e das malhas na análise de circuitos elétricos (Leis de Kirchhoff) em 1845, quando ainda era um estudante. Propôs a lei da emissão de radiação térmica em 1859, comprovando-a em 1861. Kirchhoff e Bunsen encontraram um meio de determinar a composição das estrelas, analisando seus espectros, e com isto mostraram que o Sol continha os mesmos elementos que a Terra, embora é claro em diferentes proporções e em outras condições (devido a pressão, temperatura, etc), com isto também descobriram elementos até então desconhecidos. Faraday , Na física, foi um dos primeiros a estudar as relações entre eletricidade e magnetismo. Em 1821, logo após HANS CHRISTIAN OESTERD (1777- 1851), descobrir que a eletricidade e o magnetismo eram associados entre si, Faraday publicou um trabalho que chamoude "rotação eletromagnética", elaborando os princípios de funcionamento do motor elétrico. Oesterd , é conhecido sobretudo por ter descoberto que as correntes elétricas podem criar campos magnéticos que são parte importante do Electromagnetismo. Em 1831, Faraday descobriu a indução eletromagnética, o princípio por trás do gerador elétrico e do transformador elétrico. Suas ideias sobre os campos elétricos e os magnéticos, e a natureza dos campos em geral, inspiraram trabalhos posteriores fundamentais nessa área, como as equações de Maxwell. Seus estudos sobre campos eletromagnéticos são conceitos- chave da física atual. Em 1834, o matemático inglês WILLIAN GEORGE HORNER(1786-1837), tomando como modêlo o aparelho de Plateau, inventou o ZOOTRÓPIO, composta por um tambor circular com pequenas janelas recortadas, através das quais o espectador olha para desenhos dispostos em tiras. Ao girar, o tambor cria uma ilusão de movimento aparente. Horner, substituiu o disco de Plateau por um cilindro com fendas e multiplicou o número de figuras obtendo com isso uma maior decomposição e reconstituição do movimento. Pelo fato de utilizar figuras de movimentos de animais seu aparelho foi denominado de zootrópio. No entanto, Horner não terá sido o primeiro a desenvolver este método, conhecido já há 500 anos pelo matemático chinês Zhu Shijie (1270- 1330). Em 1838, Michael Faraday descobriu os RAIOS CATÓDICOS, que são feixes de elétrons produzidos quando uma diferença de potencial elevada é estabelecida entre dois eletrodos localizados no interior de um recipiente fechado contendo gás rarefeito, uma vez que os elétrons têm carga negativa, os raios catódicos vão do eletrodo negativo (cátodo) para o eletrodo positivo (ânodo). Jean Bernard Leon Foucault, em 1.850, descobriu que a luz se desloca mais rápido no ar do que na água, contrariando a Teoria Corpuscular da luz , pregada por Isaac Newton que, afirmava que a luz deveria ter uma velocidade maior na água do que no ar. Em 1850,com a medição da velocidade da luz dentro da água,foi- se constatando verdadeiramente a teoria ondulatória da luz por Foucault e ARMAND HYPPOLYTE FIZEAU(1819-1896), constatando que a velocidade da luz dentro da água é menos do que no ar. Em 1849, Fizeau desenvolveu com sucesso um mecanismo bastante simples que permite medir a velocidade da luz, a chamada Roda de Fizeau. 1.864, foi demonstrado que forças elétricas e magnéticas têm a mesma natureza. JAMES CLERK MAXWELL(1831-1879), provou que a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética no espaço equivalia à velocidade de propagação da luz , correspondente a 300.000 Km/s (luz no vácuo). Para ele, “A luz é uma modalidade de energia radiante que se propaga através de ondas eletromagnéticas”. É mais conhecido por ter dado forma final à teoria moderna do eletromagnetismo, que une a eletricidade, o magnetismo e a óptica. Esta é a teoria que surge das equações de Maxwell, assim chamadas em sua honra e porque foi o primeiro a escrevê-las juntando a lei de Ampère, modificada por Maxwell, a lei de Gauss, e a lei da indução de Faraday. Em 1870 publicou o livro "A teoria do calor", que dá forma final à termodinâmica moderna e será enormemente influente na física do século XX, e em 1871 inventou o conceito de Demónio de Maxwell, para demonstrar que a segunda lei da termodinâmica, que diz que a entropia nunca decresce, tem um carácter estatístico. Maxwell, em 1873, prevê a existência de Ondas Eletromagnéticas e calcula a velocidade de propagação destas ondas ,questionada no final do século XIX.. JOSEPH PLATEAU(1801-1883) inventa o FENACISTOSCÓPIO, em 1829, que consiste em animar imagens usando um disco com uma série de imagens, e olhando-as através de uma série de fendas . Fenacistoscópio, consiste em vários desenhos de um mesmo objeto, em posições ligeiramente diferentes, distribuídos por uma placa circular lisa. Quando essa placa gira em frente a um espelho, cria-se a ilusão de uma imagem em movimento. Pouco depois da sua invenção, Plateau descobriu que o número de imagens para criar uma ilusão de movimento ótima era 16, o que posteriormente utilizariam os primeiros cineastas usando 16 fotogramas por segundo para as primeiras películas. Maxwell e HEINRICH HERTZ(1.857-1894), mostraram que a luz é realmente uma onda eletromagnética, onde a natureza ondulatória da luz, efeitos de emissão e absorção da luz revelaram a natureza corpuscular da luz, onde a energia transportada pela onda luminosa é concentrada em pacotes denominados de FÓTONS ou QUANTA. Hertz demonstrou a existência da radiação electromagnética, criando aparelhos emissores e detectores de ondas de rádio. Hertz pôs em evidência em 1888 a existência das ondas eletromagnéticas imaginadas por James Maxwell em 1873 . Em 1885 foi encontrada uma lupa de quartzo nas ruínas do palácio do rei Senaqueribe (708-681 a.C.) da Assíria. A lupa é um instrumento óptico munido de uma lente com capacidade de criar imagens virtuais ampliadas. É utilizada para observar com mais detalhe pequenos objetos ou superfícies.Também denominada microscópio simples - é constituída de uma única lente convergente. No século XVIII as propriedades de uma lupa foram descritas por Roger Bacon, na Inglaterra. No século XIX, James Clerk Maxwell, apresentou uma teoria detalhada da luz como um efeito eletromagnético, a luz corresponde à propagação de ondas elétricas e magnéticas. (TEORIA DA DUALIDADE DA LUZ). Na metade do século XIX, a reflexão,refração,dispersão,polarização,interferência,etc foram explicados unificadamente sob o ponto de vista da onda transversal que se propaga no éter. Em 1.900, o físico alemão MAX KARL LUDWIG PLANCK(1858- 1947) introduziu a ideia de que energia era enviada em “pacotes” , chamados QUANTA, com o fim de derivar uma fórmula para a dependência da frequência observada com a energia emitida por um corpo negro. Planck É considerado o pai da física quântica e um dos físicos mais importantes do século XX. Planck foi laureado com o Nobel de Física de 1918, por suas contribuições na área da física quântica. Foi com Müller que Planck primeiro aprendeu o princípio da conservação da energia. Não à toa, seus primeiros trabalhos foram sobre termodinâmica.Também publicou trabalhos sobre a entropia, termoeletricidade e na teoria das soluções diluídas. 1905, Einstein explicou o EFEITO FOTOELÉTRICO por um postulado sobre a luz e toda a radiação eletromagnética. Em 1913, NIELS HENRICK BOHR(1885-1962) explicou as linhas espectrais do átomo de hidrogênio, utilizando a ideia dos QUANTA, no Artigo On the Constituition of Atoms and Molecules, publicado em Julho/1913. Formulou o princípio da correspondência e, em 1928, o da complementaridade. Estudou ainda o modelo nuclear da gota líquida, e antes da descoberta do plutônio, previu a propriedade da cisão, análoga à do U-235. Bohr recebeu o Nobel de Física em 1922. A sua teoria para a explicação do modelo atômico proposto por Rutherford em 1911, levando em conta a teoria quântica (formulada por Max Planck em 1900), não foi levada a sério. Depois, no decorrer e depois da década de 1920, vários físicos ajudaram a criar o modelo existente hoje. Entre estes físicos podemos citar, dentre outros, Albert Einstein, Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg e Wolfgang Pauli. Em 1924, o físico Frances LOUIS VICTOR PIERRE RAYMOND DE BROGLIE(1892-1987) apresentou a teoria de ondas da matéria onde partículaspodem exibir características de onda e vice-versa. Louis de Broglie iniciou seus trabalhos de pesquisa estudando os raios X. Foi este trabalho que o levou mais tarde a escrever sua tese de doutoramento, "Recherches sur la théorie des quanta". Nesta, de Broglie introduz a sua teoria de ondas de elétrons, que inclui a teoria de dualidade onda-corpúsculo da matéria, baseada na teoria dos quanta proposta por Max Planck e Albert Einstein. Este trabalho abre uma nova área da física, a mecânica ondulatória, que constitui uma das principais bases da mecânica quântica. Em 1925, surge a MECÂNICA QUÂNTICA MODERNA com WERNER KARL HEISENBERG(1901-1976), MAX BORN(1882-1970) e ERWIN RUDOLF JOSEF ALEXANDER SCHRODINGER(1887-1961). Heisenberg, recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1932 "pela criação da mecânica quântica, cujas aplicações levaram à descoberta, entre outras, das formas alotrópicas do hidrogênio". Juntamente com Max Born e Pascual Jordan, Heisenberg estabeleceu as bases da formulação matricial damecânica quântica em 1925. Em 1927, publicou o artigo Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik, em que apresenta o Princípio da incerteza. Também fez importantes contribuições teóricas nos campos da hidrodinâmica de escoamentos turbulentos, no estudo do núcleo atômico, doferromagnetismo, dos raios cósmicos e das partículas subatômicas. O princípio da incerteza de Heisenberg consiste num enunciado da mecânica quântica, formulado inicialmente em 1927 por Werner Heisenberg, impondo restrições à precisão com que se podem efetuar medidas simultâneas de uma classe de pares de observáveis em nível subatômico. Max Born ,foi fundamental para o desenvolvimento da mecânica quântica. Também fez contribuições à física do estado sólido e óptica e supervisionou o trabalho de vários físicos notáveis nas décadas de 1920 e 1930. Schrodinger, conhecido por suas contribuições à mecânica quântica, especialmente a equação de Schrödinger, pela qual recebeu o Nobel de Física em 1933. Propôs o experimento mental conhecido como o Gato de Schrödinger e participou da 4ª, 5ª, 7ª e 8ª Conferência de Solvay. Para GILBERT NEWTON LEWIS (1875-1946) , os “pacotes” de energia (QUANTA) foram chamados de FÓTONS. Cada FÓTON teria de consistir de energia em termos de QUANTA. Lewis, conhecido pela descoberta de uma ligação covalente e o seu conceito de pares de elétrons; suas estruturas de pontos de Lewis e outras contribuições para a teoria de ligação de valência moldaram modernas teorias da ligação química. Lewis contribuiu com êxito na termodinâmica, fotoquímica e separação de isótopos, e também é conhecido por seu conceito de ácidos e bases. Em 1916, também propôs sua teoria de ligação e informação adicional sobre os elétrons na tabela periódica dos elementos. Em 1933, começou sua pesquisa sobre a separação de isótopos. Lewis trabalhou com hidrogênio e conseguiu purificar uma amostra de água pesada. Então veio com a sua teoria de ácidos e bases, e fez trabalho na fotoquímica, durante os últimos anos de sua vida. Em 1926, Lewis cunhou o termo "fóton" para a menor unidade de energia radiante. Em 1930, de acordo com a ELETRODINÂMICA QUÂNTICA,os aspectos ondulatórios e corpusculares da luz foram sendo explicados simultaneamente. A Propagação da luz pode ser descrita usando o modelo ondulatório da luz e, a Emissão e a Absorção da luz pode ser considerada de natureza corpuscular. Em 1931, a expressão FISICA QUANTICA fora usada em Universe in Light of Modern Physics (O universo à luz da física moderna), de Max Plank. Essa teoria de que a luz comportava-se apenas como uma onda eletromagnética foi questionada no final do século XIX. Isso porque não era suficiente para explicar o efeito fotoelétrico. Einstein utilizou a teoria de Planck para mostrar que a luz era formada por “pequenos pacotes de energia”, os fótons. A partir dessa teoria, Arthur Compton demonstrou que quando um fóton e um elétron colidem, ambos se comportam como matéria. A partir de então, a luz passou a ser considerada como onda e como partícula, dependendo do fenômeno estudado. Essa teoria é denominada de natureza dual da luz, ficando assim, os estudos da óptica divididos em duas partes : ÓPTICA GEOMÉTRICA, que estuda a propagação da luz por meio de raios de luz, abrangindo (propagação retilínea da luz,reflexão e refração da luz,espelhos e lentes) e, a ÓPTICA FISICA, que estuda o comportamento ondulatório da luz, onde estudam –se emissão,composição,absorção,polarização,interferência e difração da luz. BIBLIOGRAFIA : HISTÓRIA DA MECÃNICA QUÂNTICA. Wikipédia, a Enciclopédia livre; WWW/PT.wikipedia.org/wiki/Historia_da_mecanica_quantica. REVISTA BRASILEIRA DE ENSINO DE FÍSICA,V.35,n.1,1605, “Princípios da ótica geométrica e suas exceções:Heron e a reflexão em espelhos”.2013. PEQUENO HISTÓRICO DE ÓPTICA.Prof.Luiz Ferraz Netto. Projeto RIPE. Histórico-ilusões de óptica;visto em : http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=rip&cod=_opticahistorico-ilusoesd.
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