A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Aplicações – a célula fotoelétrica Julius Elster (1854-1920) e Hans Friedrich Geitel (18551923) observaram que algumas ligas metálicas produziam o efeito também com luz visível. A partir desta descoberta, desenvolveram a primeira fotocélula. ambos Célula Fotoelétrica em miniatura (13x32x20 mm) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Fotomultiplicadora A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular As conseqüências: o Modelo de Einstein para a Luz Em 1905, Albert Einstein (1879-1955) apresentou sua teoria para explicar o Efeito Fotoelétrico, mantendo o comportamento corpuscular para a luz. Prêmio Nobel de Física em 1921 por “Trabalhos em Física Teórica e, em especial, sobre o efeito fotoelétrico”. Albert Einstein (1879- 1955) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular O Fóton e a Dualidade Onda-Partícula Característica Ondulatória (Função de Onda) FÓTON E P x, t ˆ E 0 cosk x t BP x, t iˆ ˆ B0 cosk x t + Característica Corpuscular (Energia) Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação E h A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Outros efeitos corpusculares da luz – Efeito Compton Em 1923, Arthur Holly Compton (1892-1962), na Universidade Washington, em Saint Louis, fez com que um feixe de Raios X, de comprimento de onda λ, incidisse sobre um alvo de grafite T. Arthur Holly Compton (1892-1962) Prêmio Nobel de Física em 1927 Descoberta do efeito que leva o seu nome - Efeito Compton. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Outros efeitos corpusculares da luz – Produção de pares O conceito por trás do processo conhecido como produção de pares é a existência da anti-matéria. A anti-matéria foi proposta por Paul Adrian Maurice Dirac (1902-1984). Para termos uma leve idéia da capacidade intelectual de Dirac, basta a informação que ele se formou em engenharia (1921) e em matemática (1923). Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação Paul Adrian Maurice Dirac 1902- 1984 A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular A Determinação Experimental da Existência do Pósitron A partir das previsões feitas por Dirac, muitos pesquisadores experimentais se dedicaram na tentativa de encontrar o PÓSITRON. O primeiro a obter sucesso nesta empreitada foi Carl David Anderson (1905-1991). Carl David Anderson 1905- 1991 Carl David Anderson, Prêmio Nobel de 1936, “pela descoberta do pósitron”. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular A Determinação Experimental da Existência do Pósitron Abaixo mostramos uma fotografia feita também por Anderson no topo de uma montanha do Colorado (USA). A fotografia mostra a criação de um chuveiro de 3 pares de elétrons e pósitrons. A criação destes pares elétrons-pósitrons foi obtida a partir de raios cósmicos. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular O Fenômeno da Produção de Pares: o processo A produção de pares ocorre somente quando fótons passam próximos a núcleos de elevado número atômico. Nesse caso, a radiação interage com o núcleo e desaparece, dando origem a um par elétron-pósitron. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção e Aniquilação de Pares: aplicações – tomografia por emissão de pósitrons Abaixo mostramos um esquema de funcionamento de um tomógrafo por emissão de pósitrons – PET (Positron Emission Tomography), ao lado de um exemplo desta tomografia. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Outros efeitos corpusculares da luz – Produção de Raios-X Foi Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) quem, em 8 de Novembro de 1895, descobriu e batizou os Raios-X, além de ter feito a primeira radiografia da História. Radiografia da mão da esposa de Röntgen, Anna Bertha Ludwig. Wilhelm Röntegen 1845- 1923 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X: um pouco de história Isto indicava que a energia atravessava facilmente os objetos, e se comportava como a luz visível. Após exaustivas experiências com objetos inanimados, Röntgen resolveu pedir para sua esposa pôr a mão entre o dispositivo e o papel fotográfico. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X: descoberta dos efeitos danosos Já em 1896 com a descoberta dos Raios-X, Röntgen descobriu que isso sem proteção causava vermelhidão da pele, ulcerações e empolamento dos tecidos vivos. Em casos mais graves de exposição este efeito poderá causar sérias lesões cancerígenas, morte das células e leucemia. A exposição excessiva aos Raios-X fez Röntgen morrer em 1923. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X – um pouco de história Röntgen foi o primeiro ganhador do Prêmio Nobel de Física, exatamente pela descoberta dos Raios-X. Röntgen publicou o artigo original sobre os Raios-X 50 dias depois de sua descoberta. Wilhelm Röntgen, Prêmio Nobel de 1901, “pela descoberta dos Raios-X”. Wilhelm Röntegen 1845- 1923 Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X O tubo possui um cátodo incandescente que gera um fluxo de elétrons de alta energia. Estes elétrons são acelerados por uma grande diferença de potencial e atingem o ânodo. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X Ao serem acelerados, os elétrons ganham energia e são direcionados contra um alvo (ânodo). Ao atingir o alvo (ânodo), os elétrons são bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleração. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X A brusca desaceleração de uma carga elétrica gera a emissão de um pulso de radiação eletromagnética. A este efeito dá-se o nome de Bremsstrahlung, que em português significa radiação de freamento. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X Abaixo mostramos produção de Raios-X. o esquema experimental Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação para A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X: exemplo de um espectro contínuo Abaixo mostramos o espectro de emissão de Raios-X usando alvo fixo de tungstênio. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 4. LUZ – Comportamento Corpuscular Produção de Raios-X: exemplo de emissão de linhas Abaixo mostramos o espectro característico de emissão de Raios-X usando alvo de molibdênio. As linhas Kalfa e Kbeta são devidas ao ânodo de molibdênio. Estas linhas são tipicamente monocromáticas, e são usadas quando se deseja incidir um comprimento de onda específico sobre a matéria. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação K: = 0,0707 nm K: = 0,0631 nm A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 1. Introdução 2. A Natureza da Luz 3. Luz – Comportamento Ondulatório 4. Luz – Comportamento Corpuscular 5. O Espectro da Radiação Eletromagnética 6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral 7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Propriedades da Onda Eletromagnética A onda eletromagnética é caracterizada por quatro propriedades: a) Amplitude b) Comprimento de Onda ou Freqüência c) Velocidade d) Fase Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Amplitude A amplitude está associada à potência. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Comprimento de Onda O comprimento de onda está associado à energia. E h f Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação hc A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Velocidade A onda eletromagnética, quando se propaga no vácuo, viaja à velocidade da luz c = 3,0108 m/s. Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Espectro Eletromagnético Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 5. O ESPECTRO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Espectro Eletromagnético Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 1. Introdução 2. A Natureza da Luz 3. Luz – Comportamento Ondulatório 4. Luz – Comportamento Corpuscular 5. O Espectro da Radiação Eletromagnética 6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral 7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 6. APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Espectro Eletromagnético Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 1. Introdução 2. A Natureza da Luz 3. Luz – Comportamento Ondulatório 4. Luz – Comportamento Corpuscular 5. O Espectro da Radiação Eletromagnética 6. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Geral 7. Aplicações da Radiação Eletromagnética – Infravermelho, Luz Visível, e Ultravioleta Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação A RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 7. APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Espectro Eletromagnético Física Moderna I - Propriedades Corpusculares da Radiação
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