Dualidade onda-partícula

Uma onda é uma perturbação que se propaga em um meio. No caso de uma onda eletromagnética a perturbação é do campo elétrico e do campo magnético. É um argumento plausível pra explicar a luz.

Mas alguns experimentos realizados no fim do século XIX mudam um pouco essa concepção com relação a este importante ente físico. Entre os mais relevantes, podem ser citados o efeito fotoelétrico, o espalhamento Compton e a produção de raios X.

Quando se faz um experimento com partículas em fenda única, observa-se uma região de máxima incidência de partículas, conforme mostra a figura 01.

Figura 01: as partículas são colimadas por uma fenda e incidem no anteparo formando um padrão de interferência com uma franja apenas.

Fica evidente o caráter ondulatório quando se faz um experimento com fenda de espessura da ordem do comprimento de onda da luz incidente conforme a figura 02.

Figura 02: ao centro, apenas uma franja de intensidade luminosa máxima.

Nestes dois casos se observa a intensidade máxima em uma única região do anteparo.
Quando a onda incide em um colimador com duas fendas observa-se um padrão de interferência com várias franjas. Isto ocorre devido ao fato de que há uma interferência construtiva quando a intensidade máxima da onda da luz emergente de uma fenda coincide com o máximo da onda emergente da outra fenda. Isso ocorre porque há uma diferença de caminho da luz emergente de cada fenda. O mesmo acontece com os mínimos e forma o padrão de interferência da figura 03.

Figura 03: várias franjas de intensidade luminosa máxima no centro.

Quando a mesma experiência é realizada com partículas, o padrão deve ser formado apenas por duas raias de máxima intensidade. Mas não é isto que se observa se a mesma experiência for realizada com prótons, nêutrons ou elétrons. O que se observa é um padrão de interferência! É isto que intriga os físicos: a luz se comporta ora como onda, ora como partícula. E as partículas se comportam como onda em determinadas situações.

Fonte: http://www.infoescola.com/fisica/dualidade-onda-particula/

O Espectro Eletromagnético

A energia eletromagnética pode ser ordenada de maneira contínua em função de seu comprimento de onda ou de sua freqüência, sendo esta disposição denominada de "espectro eletromagnético". Este apresenta subdivisões de acordo com as características de cada região. Cada subdivisão é função do tipo de processo físico que dá origem a energia eletromagnética, do tipo de interação que ocorre entre a radiação e o objeto sobre o qual esta incide e da transparência da atmosfera em relação à radiação eletromagnética.

O espectro eletromagnético se estende desde comprimentos de onda muito curtos associados aos raios cósmicos, até as ondas de rádio de baixa freqüência e grandes comprimentos de onda, como mostra a figura abaixo:

Radiação Gama : é emitida por materiais radioativos, por ser muito penetrante (alta energia) tem aplicações em medicina (radioterapia) e em processos industriais (radiografia industrial).

Raios X: é produzido através do freamento de elétrons de grande energia eletromagnética.

Ultravioleta (UV): é produzida em grande quantidade pelo Sol, sendo emitida na faixa de 0,003 µm até mais ou menos 0,38 µm.

Visível (luz): é o conjunto de radiações eletromagnéticas que podem ser detectadas pelo sistema visual humano.

Violeta: 0,38 a 0,45 µm
Azul: 0,45 a 0,49 µm
Verde: 0,49 a 0,58 µm
Amarelo: 0,58 a 0,60 µm
Laranja: 0,60 a 0,62 µm
Vermelho: 0,62 a 0,70 µm

Infravermelho (IV): é região do espectro que se estende de 0,7 a 1000 µm e costuma ser dividida em três sub-regiões:
- IV próximo: 0,7 a 1,3 µm
- IV médio: 1,3 a 6 µm
- IV distante: 6 a 1000 µm

Microondas: são radiações eletromagnéticas produzidas por sistemas eletrônicos (osciladores) e se estendem pela região do espectro de 1 mm até cerca de 1m, o que corresponde ao intervalo de freqüência de 300GHz a 300MHz. Os feixes de microondas são emitidos e detectados pelos sistemas de radar (radio detection and ranging).

Rádio: é o conjunto de energias de freqüência menor que 300Ghz (comprimento de onda maior que 1m).

Os objetos da superfície terrestre como a vegetação, a água e o solo refletem, absorvem e transmitem radiação eletromagnética em proporções que variam com o comprimento de onda, de acordo com as suas características bio-físico-químicas. As variações da energia refletida pelos objetos podem ser representadas através de curvas, como as apresentadas na Figura 3.

Fonte: http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u26.jhtm

Por que o céu é azul ?

Quem nunca se perguntou com quantos paus se faz uma canoa, ou até mesmo... Por que o céu é azul? Quando somos crianças, lá pela fase dos cinco/seis anos, o bicho da curiosidade cresce dentro da gente. Queremos saber o por quê disso, o por quê daquilo ... Não descansamos até a tão esperada resposta - por mais absurda que ela seja!

- O céu é azul porque o mar é azul.
- Sim, e daí?
- Daí que os raios do sol 'batem' na água do mar e o azul reflete no céu.
- Ahhhhh... (vai pensando que sou idiota, vai)

EU SEI, ISSO É UMA LOUCURA!

Tudo bem que o sol tem lá sua parcela de contribuição (é importantíssimo) para cartela de cores do cèu, mas o mar, coitado, ele não tem nada a ver com isso!

Se você já viu fotografias do espaço, percebeu que os astronautas veem o céu sempre bem escuro. Mas, aqui debaixo conseguimos enxergar o céu em diversos tons: azul, alaranjado, vermelho... Tá, e por que isso? Pois tudo isso acontece graças à forma como a luz se espalha pela atmosfera! Pode parecer estranho, mas a luz é uma forma de energia que atravessa o espaço como uma onda. Isso mesmo: uma onda! Só que uma onda bem pequenininha: para achar o comprimento de uma onda de luz solar, por exemplo, precisaríamos dividir um milímetro em mil partes iguais.

O dito popular que diz que tamanho não é documento não vale para a luz. Sabe por quê? Pois o tamanho da onda descrita por essa forma de energia determina justamente a cor que ela tem. As ondas menorzinhas são azuis; as ondas mais compridas são vermelhas.

Já fez alguma experiência com um prisma? O prisma é um objeto de vidro ou cristal usado para decompor a luz solar. Você certamente ouviu falar que a luz branca é a união de todas as cores, não é mesmo? Pois a luz solar é branca justamente por ser formada por ondas de diferentes tamanhos. Com a ajuda de um prisma, conseguimos ver os feixes coloridos que a formam.

Quando a luz solar chega na Terra, encontra um obstáculo: a atmosfera, ou seja, a grande massa de ar que envolve o planeta. Ao esbarrar nas moléculas de ar, as ondas de diferentes tamanhos (e cores!) começam a se espalhar cada uma de um jeito. As ondas de menor comprimento se espalham com mais facilidade. E qual a cor da menor onda de luz? Exatamente: azul! Este mecanismo também explica as variações de cor no céu.

E o que ocorre em cidades mais poluídas?

Agora não é mais o ângulo e o fato de ser um caminho mais longo, que está influenciando . Nas cidades mais poluidas além das moléculas de ar, estão em suspensão, na atmosfera, partículas de poeira. Quando essas partículas são menores que as ondas, provocam um espalhamento ainda maior da luz. As ondas de cor azul se espalham tanto, que acabam se diluindo, permitindo assim que enxerguemos ondas mais compridas como as vermelhas e as amarelas.

Este espalhamento é chamado de Espalhamento Rayleigh, e é um tipo de espalhamento elástico, isto é, um espalhamento que conserva a frequência inicial da onda.


Fonte: http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=889&sid=9

Por que os grandes navios não afundam na água?

Um navio não afunda devido à força que a água faz para empurrá-lo em direção à superfície. Essa força "descomunal" chama-se empuxo, ou seja, na água, duas forças agem sobre o navio: o peso (P), que age de cima para baixo e o empuxo (E), que age de baixo para cima.

Segundo o princípio de Arquimedes: "Todo corpo mergulhado em um líquido recebe por parte deste a aplicação de uma força de baixo para cima".

Sendo assim, para não afundar o navio precisa deslocar seu peso em água antes de submergir. E isso é conseguido porque este é dotado de partes ocas e é constituído de materiais resistentes e de baixo peso, que lhe dão menor densidade do que a água.

Dessa forma, eis o segredo: "Quanto maior a densidade e o volume do líquido deslocado, maior será o empuxo".

Fonte: http://palavrasdearlete.blogspot.com/2009/01/por-que-um-navio-no-afunda.html

Por que a pressão atmosférica não nos esmaga ?

Fisicamente, a pressão equivale à força aplicada em uma determinada área. No caso da pressão atmosférica ao nível do mar, tem-se um valor de 1 kgf/cm2. E isso não é pouco. Considerando que um adulto tem uma área corporal de aproximadamente 1m2, podemos considerar que, ao nível do mar, é como se sobre a área do seu corpo estivesse igualmente distribuída uma massa de 10 toneladas.

E como isso não nos esmaga? O motivo é que nosso corpo está cheio de ar, e a mesma pressão que atua de fora para dentro atua de dentro para fora. Assim, como qualquer variação na pressão externa se transmite integralmente a todo nosso corpo, segundo o Princípio de Pascal, já estamos perfeitamente adaptados à enorme pressão externa, e não sentimos o seu efeito sobre o nosso corpo, pois este possui sensores que detectam muito melhor as pequenas variações de pressão que podem ocorrer na pressão externa, como o tato, por exemplo, do que a própria pressão externa.

Por exemplo, sente-se uma pequena variação de pressão na cavidade auditiva quando subimos ou descemos de alturas consideráveis rapidamente, como em estradas nas serras ou até mesmo em elevadores de prédios muito altos. Às vezes, nessas ocasiões, a passagem do ar é bloqueada por alguns instantes e a diferença de pressão entre o ar exterior e interior da cavidade auditiva pode provocar uma sensação dolorosa.

Fonte:http://www.sbt.com.br/eliana/truques/