Física Moderna I

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Aula ministrada pelo prof. Bira aos alunos do cursinho do Colégio Nahim Ahmad (http://www.colegioahmad.com.br) em Guarulhos, SP.

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Física Moderna I

  1. 1. Física Moderna I Prof. Ubirajara Neves professorbira.comterça-feira, 21 de agosto de 12 1
  2. 2. A síntese entre o eletromagnetismo e a luz Física Moderna Iterça-feira, 21 de agosto de 12 2
  3. 3. Uma carga elétrica em repouso gera, ao seu redor, um campo elétrico.terça-feira, 21 de agosto de 12 3
  4. 4. A corrente elétrica gera um campo magnético. André-Marie Ampère (1775-1836)terça-feira, 21 de agosto de 12 4
  5. 5. Um campo magnético variável induz uma força eletromotriz. Michael Faraday (1791-1867)terça-feira, 21 de agosto de 12 5
  6. 6. Um campo elétrico variável induz um campo magnético, e um campo magnético variável induz um campo elétrico. James Clerk Maxwell (1831-1879)terça-feira, 21 de agosto de 12 6
  7. 7. Campos variáveis propagam-se pelo espaço como uma onda eletromagnética. James Clerk Maxwell (1831-1879)terça-feira, 21 de agosto de 12 7
  8. 8. Obteve em laboratório as ondas eletromagnéticas previstas por Maxwell. Reforçou a hipótese da natureza eletromagnética da luz. Heinrich Hertz (1857-1894)terça-feira, 21 de agosto de 12 8
  9. 9. ““ A luz necessita de um meio para se propagar: o éter. Imaginemos que todo o universo esteja preenchido por éter, cuja única propriedade é o repouso absoluto. James Clerk Maxwellterça-feira, 21 de agosto de 12 9
  10. 10. A constante de Planck Física Moderna Iterça-feira, 21 de agosto de 12 10
  11. 11. Final do século XIX: “A Física já desvendou todos os mistérios da natureza.”terça-feira, 21 de agosto de 12 11
  12. 12. Constante de Planck Elo entre a Física Clássica e a Física Moderna Max Planck (1858-1947)terça-feira, 21 de agosto de 12 12
  13. 13. Corpo negro: absorvente ideal (e emissor ideal) de calor.terça-feira, 21 de agosto de 12 13
  14. 14. A radiação do corpo negro está relacionada com sua temperatura. (séc. XIX)terça-feira, 21 de agosto de 12 14
  15. 15. A frequência é proporcional à quarta potência de sua temperatura.terça-feira, 21 de agosto de 12 15
  16. 16. Catástrofe do ultravioletaterça-feira, 21 de agosto de 12 16
  17. 17. A energia emitida por um corpo negro é proporcional a sua frequência.terça-feira, 21 de agosto de 12 17
  18. 18. terça-feira, 21 de agosto de 12 18
  19. 19. A energia só pode ser irradiada ou absorvida em quantidades múltiplas de hf.terça-feira, 21 de agosto de 12 19
  20. 20. “ Qualquer ente físico com grau de liberdade cuja coordenada executa oscilações harmônicas simples pode possuir apenas energias totais que satisfaçam à relação Princípio de Equipartição de Energiaterça-feira, 21 de agosto de 12 20
  21. 21. Seja um pêndulo de massa 10g preso a um fio leve de comprimento 10cm e oscilando com pequena amplitude. Determine o valor das quantidades de energia em que a energia desse pêndulo varia.terça-feira, 21 de agosto de 12 21
  22. 22. Resolução na Lousaterça-feira, 21 de agosto de 12 22
  23. 23. O efeito fotoelétrico Física Moderna Iterça-feira, 21 de agosto de 12 23
  24. 24. Luz incidente Elétron arrancado Placa metálicaterça-feira, 21 de agosto de 12 24
  25. 25. A energia cinética dos elétrons ao saltarem da placa é dadapela diferença entre a energia da radiação incidente (E) e a função trabalho (W). Função trabalho (W) é a energia necessária para fazer o elétron saltar da placa.terça-feira, 21 de agosto de 12 25
  26. 26. terça-feira, 21 de agosto de 12 26
  27. 27. Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=WO38qVDGgqwterça-feira, 21 de agosto de 12 27
  28. 28. http://b-nev.es/PdLWhjterça-feira, 21 de agosto de 12 28
  29. 29. Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=xlL_siyQtJIterça-feira, 21 de agosto de 12 29
  30. 30. Fotocélulaterça-feira, 21 de agosto de 12 30
  31. 31. Células fotovoltaicasterça-feira, 21 de agosto de 12 31
  32. 32. (UNICAMP) O efeito fotoelétrico, cuja descrição por Albert Einstein está completando 100 anos em 2005, consiste na emissão de elétrons por um metal no qual incide um feixe de luz. No processo, “pacotes” bem definidos de energia luminosa, chamados fótons, são absorvidos um a um pelos elétrons do metal. O valor da energia de cada fóton é dado por Efóton = h⋅f, em que h = 4,0 ×10–15eV⋅s é chamada constante de Planck e f é a frequência da luz incidente.terça-feira, 21 de agosto de 12 32
  33. 33. Um elétron só é emitido do interior de um metal se a energia do fóton absorvida for maior que uma energia mínima. Para os elétrons mais fracamente ligados ao metal, essa energia mínima é chamada de função trabalho W e varia de metal para metal (ver tabela a seguir). Considere c = 300 000km/s. Metal W (eV) césio 2,1 potássio 2,3 sódio 2,8terça-feira, 21 de agosto de 12 33
  34. 34. (a) Calcule a energia do fóton (em eV), quando o comprimento de onda da luz incidente for 5 ×10–7m. Resolução na Lousaterça-feira, 21 de agosto de 12 34
  35. 35. (b) A luz de 5 ×10–7m é capaz de arrancar elétrons de quais dos metais apresentados na tabela? Metal W (eV) césio 2,1 potássio 2,3 sódio 2,8terça-feira, 21 de agosto de 12 35
  36. 36. (c) Qual será a energia cinética de elétrons emitidos pelo potássio, se o comprimento de onda da luz incidente for 3 ×10–7m? Considere os elétrons mais fracamente ligados do potássio e que a diferença entre a energia do fóton absorvido e a função trabalho W é inteiramente convertida em energia cinética. Resolução na Lousaterça-feira, 21 de agosto de 12 36
  37. 37. Prof. Ubirajara Neves bira@progressocentro.com.br professorbira.com twitter.com/biraneves facebook.com/professorbiraterça-feira, 21 de agosto de 12 37

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