Óptica ondulada

O que é a óptica ondulada?

O Óptica ondulada, também chamado Óptica física, Estude o comportamento da luz em sua manifestação como uma onda. A luz é uma onda eletromagnética e já havia sido prevista por James Clerk Maxwell (1831-1879) em suas equações.

Portanto, a luz experimenta os mesmos fenômenos que qualquer outro tipo de onda. No nível microscópico, a luz ocorre graças ao fato de que átomos e moléculas no assunto experimentam reestruturação interna de elétrons. E através desses processos, a luz é emitida, consistindo em um campo elétrico e outro magnético, ambos dependentes do tempo, que são gerados um ao outro.

A refração é um dos fenômenos estudados por óptica ondulada

Tais campos, perpendicularmente acoplados, se movem como uma onda capaz de se espalhar em um vácuo transversal. Isto é, a onda oscila perpendicular à direção da propagação e velocidade das ondas é uma constante e, no vácuo, é 300.000 km/s.

No entanto, quando a luz interage com a matéria, ela se comporta como uma partícula. Esta partícula é chamada fóton E se manifesta em fenômenos como radiação corporal negra e efeito fotoelétrico, entre outros.

É por isso que a óptica é dividida em três áreas:

• Óptica ondulada, Focado nos fenômenos ondulados da luz.
• Óptica quântica, quem estuda com luz quando ele se comporta como uma partícula ao interagir com a matéria.
• Óptica geométrica, Orientado para a descrição dos aspectos geométricos da trajetória da luz: reflexão e refração.

Que estudos ondulações de óptica?

As cores neste arco -íris na planície de Castilla são devidas aos diferentes comprimentos de onda da luz. A óptica ondulada é responsável por seu estudo

Ótica ondulatória é a área da óptica que se concentra nos fenômenos indulatoriais da luz:

• Interferência
• Difração
• Polarização
• Reflexão
• Refração

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Embora a reflexão e a refração também sejam manifestações de luz, a óptica geométrica é lida, conforme explicado antes. Para fazer isso, faz uso do modelo de raio, no qual a luz é descrita como uma linha reta progredindo perpendicularmente na frente da onda. Esses raios são independentes um do outro e completamente reversíveis.

Mas neste modelo não está contemplado que a experiência da experiência da experiência, embora esteja comprovado que ele pode, portanto, a óptica geométrica não tem alcance suficiente para explicar muitos aspectos do comportamento da luz.

Como esses fenômenos ocorrem apenas em ondas, significa que a luz tem todas as características de uma onda, tanto espacial quanto temporal. O primeiro cientista a sugerir que isso foi Christiaan Huygens (1629-1695) e, portanto, manteve uma disputa amarga com Isaac Newton (1642-1727), que sempre defendeu a natureza corpuscular da luz da luz.

Características gerais de uma onda

Parâmetros representativos de uma onda sinusoidal

Uma onda é um distúrbio repetitivo que, em princípio, pode ser modelado como uma curva seno, seja uma onda transversal ou longitudinal. Suas características espaciais, isto é, que se referem à forma da onda, são:

-Cordilheiras e vales: As posições mais altas e mais baixas são respectivamente.

-Nós: Eles são as interseções da onda com a linha de referência correspondente à posição de equilíbrio.

-Comprimento de onda: Quase sempre é denotado pela letra grega λ (lambda) e é medida como a distância entre duas cristas ou dois vales sucessivos. Ou também entre um ponto e o próximo ponto que está na mesma altura e pertence ao próximo ciclo. Cada cor no espectro de luz visível tem um comprimento de onda característico associado.

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-Alongamento: É a distância vertical medida entre um ponto pertencente à onda e à linha de referência.

-Amplitude: corresponde ao alongamento máximo.

Quanto às características temporais, como já foi dito, o distúrbio se move no tempo periodicamente, portanto, uma onda de luz tem:

-Período, duração de uma fase.

-Frequência: Número de ondas produzidas por unidade de tempo. O período e a frequência são inversos um para o outro.

-Velocidade: É o quociente entre o comprimento de onda λ e o período T:

V = λ /t

Duas ondas senoidais com a mesma amplitude e uma diferença de fase. Fonte: Wikimedia Commons.

Propriedades onduladas

Interferência

Campos eletromagnéticos podem ser combinados em um ponto, seguindo o princípio da superposição. Isso significa que, se duas ondas luminosas de igual amplitude, frequência e diferença de fase φ, sobreposição em um ponto espacial, seus respectivos campos eletromagnéticos são adicionados como vetores.

A interferência ocorre porque a onda resultante da sobreposição pode ter uma largura maior às ondas que interferem, ou pelo contrário, muito mais baixo. No primeiro caso, diz -se que isso acontece interferência construtiva, E no segundo é sobre Interferência destrutiva.

O primeiro a demonstrar a interferência das ondas leves de duas fontes foi o cientista e poliglot Thomas Young ingleses (1773-1829) em 1801 em seu famoso experimento duplo de fenda dupla.

Difração

A difração consiste no desvio do comportamento retilíneo que sofre uma onda quando atende a um obstáculo ou uma abertura em seu caminho, desde que as dimensões delas sejam semelhantes ao comprimento de onda.

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A difração de ondas sonoras é muito fácil de experimentar, mas como o comprimento de onda da luz visível é muito pequeno, da ordem de algumas centenas de nanômetros, é um pouco mais complexo determinar.

Polarização

Polarização da luz

A luz consiste em dois campos perpendiculares entre si, um elétrico e um magnético, ambos perpendiculares à direção de propagação. A luz não polarizada consiste em uma sobreposição desordenada de ondas cujo campo elétrico tem direções aleatórias, por outro lado, em luz polarizada, o campo elétrico tem uma direção preferencial.

Formulários

Interferometria

Interferômetros ópticos são dispositivos usados ​​para medir distâncias com alta precisão. Além disso, eles também podem medir comprimentos de onda, índices de refração, diâmetro de estrelas próximas e detectar a presença de exoplanetas.

O experimento de Michaelson-Morley foi realizado com um interferômetro. Neste experimento, verificou -se que a velocidade da luz é constante no vácuo.

Polarimetria

Um polarímetro

A polarimetria é uma técnica usada na análise química de substâncias através da rotação de um feixe de luz polarizada que atravessa uma substância opticamente. Seu uso é frequente na indústria de alimentos para determinar a concentração de açúcar em bebidas como sucos e vinhos.

Comunicações

Nas comunicações, a luz é usada para sua capacidade de transportar informações, por exemplo, através de fibra óptica, lasers e holografia, por exemplo.

Referências

1. Figueroa, d. (2005). Série: Física para Ciência e Engenharia. Volume 7. Ondas e física quântica. Editado por Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Física. 2º. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
4. Rex, a. 2011. Fundamentos da Física. Pearson.
5. Sears, Zemansky. 2016. Física da Universidade com Física Moderna. 14º. Ed. Volume 1. Pearson.