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.TRANSCRIPT
Física Moderna I Prof. Ubirajara Nevesprofessorbira.com
1terça-feira, 21 de agosto de 12
A síntese entre o eletromagnetismo e a luzFísica Moderna I
2terça-feira, 21 de agosto de 12
Uma carga elétrica em repouso gera,ao seu redor, um campo elétrico.
3terça-feira, 21 de agosto de 12
André-Marie Ampère (1775-1836)
A corrente elétrica geraum campo magnético.
4terça-feira, 21 de agosto de 12
Michael Faraday(1791-1867)
Um campo magnéticovariável induz
uma força eletromotriz.
5terça-feira, 21 de agosto de 12
James Clerk Maxwell(1831-1879)
Um campo elétricovariável induz um
campo magnético, eum campo magnético
variável induz umcampo elétrico.
6terça-feira, 21 de agosto de 12
James Clerk Maxwell(1831-1879)
Campos variáveispropagam-se peloespaço como uma
onda eletromagnética.
7terça-feira, 21 de agosto de 12
Heinrich Hertz(1857-1894)
Obteve em laboratório asondas eletromagnéticasprevistas por Maxwell.
Reforçou a hipóteseda natureza eletromagnética
da luz.
8terça-feira, 21 de agosto de 12
““A luz necessita de um meio para se propagar:
o éter.
Imaginemos que todo o universo esteja preenchidopor éter, cuja única propriedade é o
repouso absoluto.
James Clerk Maxwell
9terça-feira, 21 de agosto de 12
A constante de PlanckFísica Moderna I
10terça-feira, 21 de agosto de 12
Final do século XIX:“A Física já desvendou todos os mistérios da natureza.”
11terça-feira, 21 de agosto de 12
Max Planck(1858-1947)
Constante de PlanckElo entre a Física
Clássica e a FísicaModerna
12terça-feira, 21 de agosto de 12
Corpo negro:absorvente ideal (e emissor ideal) de calor.
13terça-feira, 21 de agosto de 12
A radiação do corpo negro está relacionadacom sua temperatura.
(séc. XIX)
14terça-feira, 21 de agosto de 12
A frequência é proporcional à quartapotência de sua temperatura.
15terça-feira, 21 de agosto de 12
Catástrofe do ultravioleta
16terça-feira, 21 de agosto de 12
A energia emitida por um corpo negroé proporcional a sua frequência.
17terça-feira, 21 de agosto de 12
18terça-feira, 21 de agosto de 12
A energia só pode ser irradiada ou absorvidaem quantidades múltiplas de hf.
19terça-feira, 21 de agosto de 12
“Qualquer ente físico com grau de liberdadecuja coordenada executa oscilações
harmônicas simples pode possuir apenasenergias totais que satisfaçam à relação
Princípio de
Equipartição deEnergia
20terça-feira, 21 de agosto de 12
Seja um pêndulo de massa 10g preso a um fio levede comprimento 10cm e oscilando com pequena
amplitude. Determine o valor das quantidades de energia em que a energia desse pêndulo varia.
21terça-feira, 21 de agosto de 12
Resolução na Lousa
22terça-feira, 21 de agosto de 12
O efeito fotoelétricoFísica Moderna I
23terça-feira, 21 de agosto de 12
Luz incidente
Elétron arrancado
Placa metálica
24terça-feira, 21 de agosto de 12
A energia cinética dos elétrons ao saltarem da placa é dada pela 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.
25terça-feira, 21 de agosto de 12
26terça-feira, 21 de agosto de 12
Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=WO38qVDGgqw
27terça-feira, 21 de agosto de 12
http://b-nev.es/PdLWhj
28terça-feira, 21 de agosto de 12
Disponível em http://www.youtube.com/watch?v=xlL_siyQtJI
29terça-feira, 21 de agosto de 12
Fotocélula
30terça-feira, 21 de agosto de 12
Células fotovoltaicas
31terça-feira, 21 de agosto de 12
(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 queh = 4,0 ×10–15eV⋅s é chamada constante de Planck e f é a
frequência da luz incidente.
32terça-feira, 21 de agosto de 12
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 2,8
33terça-feira, 21 de agosto de 12
(a) Calcule a energia do fóton (em eV), quando o comprimento de onda da luz incidente for 5 ×10–7m.
Resolução na Lousa
34terça-feira, 21 de agosto de 12
(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 2,8
35terça-feira, 21 de agosto de 12
(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 Lousa
36terça-feira, 21 de agosto de 12
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37terça-feira, 21 de agosto de 12