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Prévia do material em texto

Luis�Fernando�de�Avila
08/05/2013
PROPRIEDADES ÓPTICAS 
DOS MATERIAISDOS MATERIAIS
Conceitos�básicos�de�ópticaConceitos�básicos�de�óptica
ƒ As�luz�apresenta�propriedades�de�onda�e�de�
partícula;partícula;
ƒ Existem�duas�teorias�clássicas:�teoria�
l � �t i � d l tó icorpuscular�e�teoria�ondulatória;
ƒ A�teoria�corpuscular�consegue�explicar�bem�a�
reflexão�e�a�refração�da�luz;
ƒ O�fenômeno�da�difração�é�explicado�pela�O�fenômeno�da�difração�é�explicado�pela�
teoria�ondulatória;
Conceitos�básicos�de�ópticaConceitos�básicos�de�ópticaConceitos�básicos�de�ópticaConceitos�básicos�de�óptica
ƒ Outra�teoria�relacionada�à�geração�e�propagação�
de�luz�é�a�teoria�quântica.
ƒ Ela�vê�a�luz�como�a�propagação�de�pacotes�de�
energia�chamada�fótons;energia�chamada�fótons;
ƒ A�energia�está�relacionada�à�frequência�f�da�luz�
porpor:
 E hf 
34onde h é a constante de Planck : 6,62 10 .
f
h J s� u
Propriedades�de�uma�ondaPropriedades�de�uma�onda
O 1
velocidadevelocidade freqüênciafreqüência
v
T
O 1 cf
T O 
A�velocidade�da�luz�no�vácuo�éA�velocidade�da�luz�no�vácuo�é
82,9979 10 /c m s u
ONDA�ELETROMAGNÉTICA
Uma�onda�eletromagnética�é�uma�onda�Uma�onda�eletromagnética�é�uma�onda�propagantepropagante onde�os�onde�os�
campos�elétrico�e�magnético�variam�no�tempo,�são�campos�elétrico�e�magnético�variam�no�tempo,�são�campos�elétrico�e�magnético�variam�no�tempo,�são�campos�elétrico�e�magnético�variam�no�tempo,�são�
perpendiculares�entre�si�e�à�direção�de�propagação.�perpendiculares�entre�si�e�à�direção�de�propagação.�
ONDAS�ELETROMAGNÉTICAS
ESPECTRO�DAS�TELECOMUNICAÇÕESESPECTRO�DAS�TELECOMUNICAÇÕES
CorCor
A�mistura�de�cores�ocorre�sempre�que�dois�ou�mais�feixes�de�cores�
d b d d d ldistintas�se�combinam.�A�maioria�das�cores�pode�produzirǦse�pela�
mistura�de�apenas�três�cores�primárias�–– o�vermelho,�o�verde�e�o�azul.
E t � d l �é�d i d � � d l �d � �RGB �D t �f �Este�modelo�é�designado�por�modelo�de�cor�RGB.�Desta�forma�
é�possível�realizar�a�representação�de�uma�cor�sobre�um�
diagrama�plano,�designado�por�diagrama�cromático.
INTERACÇÃO�DA�LUZ�COM�A�MATÉRIAINTERACÇÃO�DA�LUZ�COM�A�MATÉRIA
ÍNDICE�DE�REFRAÇÃO
cn n
v
 
Onde�v�é�a�velocidade�da�luz�num�dado�material�Onde�v�é�a�velocidade�da�luz�num�dado�material�
transparente.�Para�dois�meios�quaisquer:transparente.�Para�dois�meios�quaisquer:
2 1 1n v O2 1 1
1 2 2
n v
n v
O
O 
REFRAÇÃOREFRAÇÃO
Quando�um�raio�de�luz�atravessa�uma�fronteira�entre�dois�materiais�com�Quando�um�raio�de�luz�atravessa�uma�fronteira�entre�dois�materiais�com�
diferentes�índices�de�refração�ocorre�tanto�reflexão�quanto�refraçãodiferentes�índices�de�refração�ocorre�tanto�reflexão�quanto�refraçãodiferentes�índices�de�refração�ocorre�tanto�reflexão�quanto�refraçãodiferentes�índices�de�refração�ocorre�tanto�reflexão�quanto�refração
ReflexãoReflexãoReflexãoReflexão
RefraçãoRefração
LEI�DE�SNELL�
O�raio�refratado�é�desviado�da�direção�de�propagação�A�relação�O�raio�refratado�é�desviado�da�direção�de�propagação�A�relação�
entre�os�ângulos�de�incidência�e�refração�é�dada�pela�lei�de�Snellentre�os�ângulos�de�incidência�e�refração�é�dada�pela�lei�de�Snell
n sen n senT T 
entre�os�ângulos�de�incidência�e�refração�é�dada�pela�lei�de�Snellentre�os�ângulos�de�incidência�e�refração�é�dada�pela�lei�de�Snell
1 1 2 2
2 1
 
n sense 1 1
n sen n sen
n n
T T
T
 
! Ÿ � ? �1 2
1 2
se 1 1
n
portanto <
n n
senT
T T T T
! Ÿ � ? �
�1 2 1 2 portanto < ou sen senT T T T�
ExemploExemplo 11:: EncontreEncontre oo ânguloângulo dede refraçãorefração nana interfaceinterface arar (n=(n=11)) ––––
vidro(n=vidro(n=11 55)) parapara umum ânguloângulo dede incidênciaincidência ɅɅ ==3030ººvidro(n=vidro(n=11,,55)) parapara umum ânguloângulo dede incidênciaincidência ɅɅ11==3030ºº..
ExemploExemplo 22:: UmUm feixefeixe dede luzluz sese propagapropaga dodo vidrovidro n=n=11,,55 parapara oo arar (n=(n=11))
parapara umum ânguloângulo dede incidênciaincidência nana interfaceinterface vidrovidro arar ɅɅ11==4040ºº.. QualQual oo
â lâ l dd f ãf ã ??ânguloângulo dede refraçãorefração nono ar?ar?
Ângulo�Críticog
É�o�ângulo�de�incidência�É�o�ângulo�de�incidência�ɅɅ11 para�o�qual�para�o�qual�ɅɅ22=90º.�=90º.�
2nsenT 
1
csen n
T
Não�existe�refração�quando�Não�existe�refração�quando�ɅɅ ι�ι�ɅɅ !!Não�existe�refração�quando�Não�existe�refração�quando�ɅɅ11ι�ι�ɅɅcc !!
Exemplo�4:�Calcule�o�ângulo�crítico�do�exemplo�2.Exemplo�4:�Calcule�o�ângulo�crítico�do�exemplo�2.
S l ãS l ãSolução:Solução:
1n2 1 0,67
1 5c
nsen
n
T 
� �
1
1 0
1,5
0 67 41 8
n
senT �? |� �0,67 41,8c senT? |
O�princípio�básico�de�
t i ã �d �l � �l �transmissão�da�luz�ao�longo�
da�fibra�consiste�num�da�fibra�consiste�num�
processo�de�reflexão�interna�
total�que�ocorre�quando�um�
feixe�de�luz�emerge�de�um�feixe�de�luz�emerge�de�um�
meio�mais�denso�para�um�meio�
menos�denso.�
Numa fibra o índice de refração do material que
compõe o núcleo é maior do que o índice decompõe o núcleo é maior do que o índice de
refração do material que compõe a casca .
O�princípio�de�transmissão�da�
luz�
Ângulo�de�aceitaçãoÂngulo�de�aceitação
� �2 21 21 - n nsenT �
ª º
« » « »
0
 a sen n
T « »
¬ ¼
REFLEXÃO�ESPECULARREFLEXÃO�ESPECULAR
Onda�incidenteOnda�incidente
ReflexãoReflexão
O�ângulo�de�incidência�é�igual�ao�ângulo�de�reflexãoO�ângulo�de�incidência�é�igual�ao�ângulo�de�reflexão
i rT T 
REFLEXÃO�ESPECULARREFLEXÃO�ESPECULAR
para�incidência�normal�em�materiais�transparentespara�incidência�normal�em�materiais�transparentes
A�reflexão�especular�é�a�única�forma�de�reflexão�que�
obedece�às�leis�da�reflexão.
PRINCÍPIO�DO�REVESTIMENTO�PRINCÍPIO�DO�REVESTIMENTO�
ANTIRREFLEXO
REFLEXÃO�DIFUSA
DISPERSÃO
O�índice�de�refração�depende�do�O�índice�de�refração�depende�do�ç pç p
comprimento�de�ondacomprimento�de�onda
Variação�do�índice�da�sílica�Variação�do�índice�da�sílica�
fundida
ABSORÇÃOABSORÇÃO
Ao�incidir�luz�sobre�um�vidro � se�este�transmite�na�mesma�proporçãoAo�incidir�luz�sobre�um�vidro,� se�este�transmite�na�mesma�proporção
todas�as�frequências,�o�vidro�dizǦse�incolor.�No�entanto,�se�parte�da
luz�que�entra�no�vidro�for�absorvida�com�intensidade�desigual�e�de�
forma�seletiva,�então�o�vidro�apresentará�cor., p
a�quantidade�de�luz�absorvida�é�dada�pela�lei�de�LambertǦBeer
Transmissão�de�luzTransmissão�de�luz
A�transparência�é�a�propriedade�óptica�que�permite�a�transmissão�nítida�de
uma�imagem.
Um�material�não�transparente�mas�que�ainda�assim�é�atravessado�pela�luz
dizǦse�translúcido.�Neste�caso,�a�luz�transmitida�tem�uma�componente
especular�e�uma�componente�difusaespecular�e�uma�componente�difusa
Quando�ocorre�perda�total�da�luz�transmitida,�dizǦse�que�o�material�é
opaco.
ESPECTROFOTÔMETROESPECTROFOTÔMETRO

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