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Luis�Fernando�de�Avila 08/05/2013 PROPRIEDADES ÓPTICAS DOS MATERIAISDOS MATERIAIS Conceitos�básicos�de�ópticaConceitos�básicos�de�óptica As�luz�apresenta�propriedades�de�onda�e�de� partícula;partícula; Existem�duas�teorias�clássicas:�teoria� l � �t i � d l tó icorpuscular�e�teoria�ondulatória; A�teoria�corpuscular�consegue�explicar�bem�a� reflexão�e�a�refração�da�luz; 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 Outra�teoria�relacionada�à�geração�e�propagação� de�luz�é�a�teoria�quântica. Ela�vê�a�luz�como�a�propagação�de�pacotes�de� energia�chamada�fótons;energia�chamada�fótons; 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 ! � ? �1 2 1 2 se 1 1 n portanto < n n senT T T T T ! � ? � �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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