ATIVIDADE PRÁTICA DE ÓPTICA E PRINCÍPIOS DE FÍSICA MODERNA

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

ATIVIDADE PRÁTICA
(FÍSICA ÓPTICA E PRINCÍPIOS DE FÍSICA MODERNA)
Michel Ferreira Corrêa
Centro Universitário Uninter
Pap - Niterói - Al. São Boaventura, 824 - Fonseca – CEP: 24120-191 - Niterói– RJ - Brasil
e-mail: michelsolove@gmail.com
OS EXPERIMENTOS FORAM REALIZADOS NO LABORATÓRIO VIRTUAL DE FÍSICA.
EXPERIMENTO 28:
DIFRAÇÃO E INTERFERÊNCIA
 OBJETIVOS:
Estudar a difração produzida por fendas.
Distinguir os efeitos de interferência e difração, no espectro da luz.
Determinar o comprimento e o espaçamento da onda do laser.
Roteiro dos experimentos.
Um laser é usado como fonte luminosa porque ele tem somente um comprimento de onda. Portanto você não vai observar padrões de difração de outros comprimentos de onda interferindo na imagem, Qual o comprimento da onda do laser?
R: É de 700nm. 
2 – Qual o espaçamento entre as duas fendas no dispositivo? Compare o comprimento da onda do laser com a distância entre as fendas.
R: o espaçamento é de 00.2um.
R: o comprimento é de 700nm.
3 – Como seria o padrão de difração se mantivéssemos a distância entre as fendas mais diminuíssemos o comprimento de onda da fonte? (Dica pense na distância entre as fendas como um obstáculo que as ondas de luz encontram no caminho).
R: A medida que diminuem o comprimento ela vai mudando de cor e com interferência no centro da fenda.
- Com 600.
- Com 500.
- Com 400.
-Com 300.
- Com 200.
- Com 100.
4 – Observe o padrão exibido pela câmera de vídeo conforme você reduz o comprimento de onda para 600 nm e depois para 300 nm, clicando na seta abaixo do valor da centena. O que você pode afirmar sobre a relação entre o comprimento de onda e o padrão de refração quando o comprimento de onda é maior que o obstáculo?
R: Com 600 a sua coloração é marrom.
R: com 300 interferência nas extremidades é de cor rocha.
5 – Agora você vai investigar outros efeitos causados pela interferência da luz. Ao adicionar mais as fendas você vai começar a ver a interferência quando as ondas que atravessam as fendas afetarem umas das outras. Mude o comprimento de onda do laser para 500nm e o espaçamento entre as fendas para 3um. Descreva o que você observa. O que está causando esse efeito? 
R: Ao aumentar o espaçamento entre as fendas surgem difração construtiva e destrutiva. Isso ocorre por causa da interferência da luz nas fendas.
6 – Mude a intensidade do laser de 1 nw para 1 W. A intesidade da luz afeta o padrão de difração.
R: Não afeta o padrão de difração.
7 – Mude a distância entre as fendas para 1 um. Observe o padrão exibido no vídeo conforme você altera a distância das fendas de 1 um para 7 um, de 1 em 1 um. Qual a relação entre a distância das fendas e o padrão de difração. 
R: Quanto maior é a distância entre as fendas surgem difração construtiva e destrutiva.
8 – Mude a distância entre as fendas para 3um. Aumente o comprimento de onda do laser para 700nm. Como o aumento do comprimento de onda afeta o padrão de interferência?
R: O padrão de interferência é visível pela cor e pela difração.
9 – Ajuste a intensidade do laser para 1 000 fótons/segundos. Aperte o botão na câmara de vídeo para manter na tela a visualização dos fótons que atravessam as fendas. Observe por um minuto. O que você pode afirmar sobre esse padrão em relação ao padrão produzido pelo feixe continuo?
R: A imagem visualizada leva um tempo para gerar um padrão, vai se construindo aos poucos, leva um tempo para formar uma difração.
10 – Diminua a intensidade do laser para 100 fótons/segundos. Ative novamente a função Persist e observe por um minuto. Em baixas intensidades (1 000 ou 100 f/s), nunca há um momento em que dois fótons atravessam as fendas ao mesmo tempo. Como ocorre a difração de um único fótons?
R: Ocorre a difração quando o fóton passa por fendas que formam novas fontes com frequência igual, Dependendo das distancias das fendas podendo ser difração construtiva ou destrutiva.
11 – A partir desse experimento, o que você pode concluir sobre a natureza da luz?
R: A luz é composta por fótons, que quando encontra uma fenda ou orifício acontece a difração, criando padrões que depende de alguns fatores, como comprimento de onda e tamanho da fenda.
12 – Entre no almoxarifado clique prancheta e selecione o item 8. Este experimento e parecido com o experimento anterior, mais a fonte está emitindo elétron e não fótons de luz. Por isso, o detector é uma tela de fósforo que detecta partículas com carga. Como o padrão de difração pode ser comparado com o padrão de difração da luz?
R: A difração acontece quando uma onda passa pela borda de uma barreira ou através de uma abertura provocando em geral um alargamento do comprimento de onda. Com a luz e interferência da onda luminosa criam regiões de maior ou menor intensidade, difrações claras ou escuras.
EXPERIMENTO 34:
O EFEITO FOTOELÉTRICO.
OBJETIVO:
Estudar o efeito fotoelétrico e entender a ligação entre comprimento de onda energia da luz incidente e a emissão de fotoelétrons.
1 – O laboratório está montado com o laser em determinado ângulo incidindo na lâmina de sódio – Metal Foil(Na). Os átomos de metal absorvem a energia da luz e emitem elétrons. A tela de fósforo (PhosphorScreen), no canto inferior (intensity) e o comprimento de onda (Wavelenght) do laser podem ser ajustadas. Qual a intensidade e o comprimento de onda com que o laser está inicialmente programado?
R: Intensidade de 1 nW e o comprimento de onda é de 400nm.
2 – Anote o comprimento de onda em nm na tabela de dados da página seguinte. Calcule a frequência em Hz e a energia em J do laser utilizando a seguinte equação: f=c/y e E = h x f, em que.
C = 3 x 10^8 m/s é a velocidade da luz no vácuo.
H = 6.626^34 J. s.
Não se esqueçam de converter a unidade de comprimento de onda metros. Lembre-se de que 10^9 nm =1m.
3 – Ligue a tela de fósforo e clique no botão (Grid). O que o sinal da tela de fósforo indica sobre a luz do laser que está iniciando na lâmina de sódio?
R: Indica a liberação de elétrons na placa de metal.
 TABELA DE DADOS:
	Comprimento de
Onda (nm)
	Frequência
(Hz)
	Energia do
Laser (W)
	Energia cinética dos elétron (J)
	Intensidade dos
Elétrons
	400
	7,47 E 14
	0,001
	4,95 E 19
	4,95 E 19
	410
	7,28 E 14
	0,001
	4,82 E 19
	4,82 E 19
	420
	7,11 E 14
	0,001
	4,71 E 19
	4,71 E 19
	430
	6,94 E 14
	0,001
	4,6 E 19
	4,6 E 19
	440
	6,79 E 14
	0,001
	4,5 E 19
	4,5 E 19
	450
	6,6 E 14
	0,001
	4,4 E 19
	4,4 E 19
	460
	6,49 E14
	0,001
	4,3 E 19
	4,3 E 19
4 – Diminua a intensidade do laser para 1 f/s ajustando o controlador à esquerda. Como o sinal muda? O que isso indica sobre a relação entre a quantidade de fótons emitidos e a intensidade da luz incidente.
R: Á uma oscilação na emissão de elétron.
5 – Mude a intensidade do laser novamente para 1 nW e aumente o comprimento de onda para 600 nm. O que você observa na tela de fósforo?
R: É quase imperceptível o ponto claro na tela.
6 – Determine o comprimento de onda máximo em que ocorre a emissão de elétrons do metal.
R – Com 460nm não ocorre emissão de elétrons.
7 – Mova o cursor do mouse sobre o pico e anote a energia cinética e a intensidade dos elétrons na tabela de dados. A unidade de energia cinética está em 10^-19 J, então anote 10^-19 para todo dado de energia que você coletar. Aumente o comprimento de onda em incrementos de 10 nm e anote, na tabela, a energia cinética e a intensidade do pico para cada comprimento de onda. Observe o que acontece se você continuar a aumentar o comprimento de onda depois de atingir o comprimento de onda máxima em que há emissão de elétrons do metal. Isso condiz com o que havia observado anteriormente?
R: Sim não há mais elétrons se desprendendo do metal e nem energia cinética.
A partir dos dados da tabela, plote o comprimento de onda da luz incidente versus a energia cinética dos
elétrons ejetados do metal. Inclua alguns valores maiores de comprimento de onda que você observou na etapa 9. Rotule o eixo x como comprimento de onda (nm) e o eixo y como energia cinética (10^-19 J).
 Dados coletados:
	Energia cinética (19^-19 J)
	Complemento de Onda (nm)
	0,63
	400
	0,47
	410
	0,31
	420
	0,26
	430
	0,157
	440
	0
	450
	0
	460
 
Gráfico dos dados:
8 – O que a forma do grafico demonstra? O que significa, no grafico, quando a energia cinetica cai para zero?
R: Quanto maior a amplitude da onda menor e a energia cinetica. Quando a energia cinetica cai para zero, significa que não a mais emissão de elétrons do metal.
A partir dos dados da tabela, plote a energia do laser versus a energia cinetica dos elétrons. Inclua alguns valores maiores de comprimento de onda que coçê observou na etapa 9. Rotule o eixo x como energia do laser (10-19 J) e o eixo y como energiacinetica em (10-19 J).
 DADOS:
	ENERGIA CINETICA (19^-19 J)
	ENERGIA DO LASER (W)
	0
	1,00 E - 12
	8,84
	1,00 E - 09
	8,84
	1,00 E - 06
	8,84
	1,00 E - 03
	8,84
	1,00
	8,84
	1,00 E + 03
 
GRÁFICO:
9 – Qual a relação entre a energia da luz incidente e a energia dos elétrons ejetados do metal?
R: Quando a energia fica menor que 1000p/s não há mais registro de energia cinética considerável, e com o aumento da potência da luz incidente, não é constatado variação na mesma.
10 – Diminua o comprimento de onda para um valor em que há emissão de elétrons do metal. Observe o que acontece com o pico quando você aumenta e diminui a intensidade. Você terá de ampliar algumas regiões do gráfico para observar as mudanças.
R: O pico varia com o aumento da intensidade da luz e quando maior a intensidade da luz maior o pico.
11 – Baseando-se neste experimento, explique por que a luz violeta causa a emissão de elétrons, mais a luz laranja não. O que importa na formação de fotoelétrons: intensidade ou comprimento de onda?
R: A luz violeta está na parte da amplitude da onda que ocorre a emissão de elétrons, já a cor laranja se forma por volta dos 600nm, amplitude de onda fora de região limite que consegue emitir elétrons, o limite é no máximo 450nm.
Na formação de fotoelétrons o que importa é a intensidade da luz ou radiação. 
 CONCLUSÃO:
Todos os experimentos realizados no lab virtual sobre Difração e Interferência e Efeito Fotoelétrico foram bem sucedidos.