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EXEMPLO DE CARGAS ELÉTRICAS ACELERADAS ECONSEQUENTEMENTE EMITINDO LUZ.          AURORA BOREAL
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ondas       Sobreposição de ondas = soma•Defasagem de ¼ de ondaλ/4
ondas              Interferência=SOMA            em fase           Amplitude dobra                                        ...
InterferênciaInterferência Fenômeno que representa a superposição de duas ou mais ondas num mesmo ponto
InterferênciaOnda 1            Onda 1Onda 2            Onda 2Onda1         Onda         1         OndaOnda     22
InterferênciaQuanto maior a diferença entre os caminhos dos dois raios deluz (via M e N), mais distante do ponto central é...
InterferênciaQuanto maior a distância entre as fendas, menos      afastadas ficam as franjas laterais O que vemos, se afas...
A luz se propaga em linha reta???E porque não vemos esse efeito quando aluz passa pela porta? O que precisa para   que o f...
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A luz se propaga em linha reta???   SE OBSERVAMOS INTERFERÊNCIA    E DIFRAÇÃO É PORQUE A LUZ É             ONDA!!!!!
1. Modelo planetário e seus problemas2. Modelo Atômico de Bohr3. Linhas Espectrais
Modelo Atômico de Rutherford (1911)Os elétrons poderiam ocupar qualquer      órbita em torno do átomo.
Já que o modelo planetário não          serve mais Novo: Modelo Atômico de Bohr                    (postulados) 1º postula...
Interação da Radiação com a Matéria
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Átomo de hidrogênio                      espectro
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Gás     ESPECTRO DE   Quente   EMISSÃO            ESPECTRO DEGás Frio    ABSORÇÃO
Espectro de Emissão:vermelho – verde - azul
Espectro de Absorção:ciano –amarelo -magenta
E afinal, a luz é   onda ou é partícula???
Nos anos 1860, Gustav Kirchhoff formula as leisexperimentais que resumem os 3 tipos de espectro                    possíve...
Emissão de luz
Átomo de hidrogênio                      espectro                      do gás
Níveis eletrônicos em átomos próximos                                             gás                                   lí...
luz de uma vela (parafina)lâmpada fluorescente (gás)http://ioannis.virtualcomposer2000.com/spectroscope/amici.html#colorph...
Situação de Aprendizagem 3: Dados Quânticos                         Depois de explicado o modelo de Rutherford passamospar...
Situação de Aprendizagem 4. Pag. 18. CADERNO DO ALUNO. 3ªSérie. Volume 3.IDENTIFICANDO OS ELEMENTOS QUÍMICOS DOS MATERIAIS...
ESTRATÉGIAS: Realização de atividades demonstrativas eexperimentais em duplas. Observação das linhas dos espectrosde vário...
“Quem quer que não fique chocado com aMecânica Quântica, não a compreende.”    Niels Bohr (pai da Mecânica.Quântica.)“O pi...
Apres. def.física moderna
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  1. 1. 1. átomos e modelos atômicos2. átomos e elementos3. conservação de cargas
  2. 2. átomos e modelos atômicos• Tudo é feito de átomos! Silício Ferro Hidrogênio Carbono
  3. 3. átomos e modelos atômicos Nome Região Carga Elétrica Massa Atômica Elétron Eletrosfera -1 1/1840 pequeno!! Próton Núcleo +1 1 Nêutron Núcleo zero 1 grandesNa maioria das situações, os átomos possuem o mesmonúmero de prótons e elétrons.
  4. 4. átomos e elementos ELEMENTOS QUÍMICOS os átomos não são iguais – eles têm diferentes números de prótons, nêutrons e elétrons. átomos com mesmo número de prótons recebem o nome de um elemento químicoEXEMPLOS: o Hidrogênio com número atômico 1 (os átomos de hidrogênio contém um próton e um elétron); Hélio (número atômico 2); Carbono (número atômico 6).
  5. 5. átomos e elementos Número atômico Símbolo Configuração da Camada de valência MetaisSemimetaisAmetais http://www.labec.iqm.unicamp.br/cursos/QG107/aula9_4x.pdf
  6. 6. conservação de cargas e eletrizaçãoOs elétrons das camadas mais internas estão ligados fortemente ao núcleo.Os elétrons mais externos estão pouco ligados e podem facilmente ser desalojados.A energia necessária para remover um elétron do átomo varia de uma substância para outra
  7. 7. conservação de cargas e eletrizaçãoPrincípio da Conservação da Carga Quando um material é eletricamente carregado, nenhum elétron é criado ou destruído. Eles são simplesmente transferidos de um material para outro. A carga é conservada.
  8. 8. conservação de cargas e eletrização MATERAIS CONDUTORES E ISOLANTESCONDUTORES permitem a fácil movimentação dos elétrons.ISOLANTE os elétrons são fortemente ligados ao núcleo, não permite uma fácil movimentação dos elétrons. 5 – 8 elétrons 1 -3 elétrons na última camada na última camada
  9. 9. conservação de cargas e eletrizaçãoSÉRIE TRIBOELÉTRICA POSITIVOMãos Humanas tribo = atrito (em grego!) Vidro Lã cobre (Cu) cobre + Chumbo ePele de Gato enxofre - enxofre (S) Seda Alumínio Papel AlgodãoPoliestireno Cobre Enxofre Celulóide NEGATIVO
  10. 10. átomo planetárioTerra e Lua átomo v F força para o centro “gira” a velocidade de módulo constante
  11. 11. modelo planetário é instável!a Lua não cai na Terra, Terra e Lua Átomo mas o elétron cai (espirala) no núcleo!O modelo planetário não explica‘’ existência dos átomos aprecisamos de outro modelo
  12. 12. EXEMPLO DE CARGAS ELÉTRICAS ACELERADAS ECONSEQUENTEMENTE EMITINDO LUZ. AURORA BOREAL
  13. 13. Aula 2: luz e ondas eletromagnéticasOndasOndas eletromagnéticas e antenas
  14. 14. PERGUNTASO que é a luz?Como a luz do Sol chega até a Terra?Luz e calor são formas de energia?Como podem ser transportadas naausência de átomos?
  15. 15. ondas O que é uma onda? • tem oscilação• tem deslocamento em alguma (s) direção (ões)
  16. 16. ondas O que é uma onda?•Transfere energia e momento •Não transfere matéria
  17. 17. ondas O que é uma onda?• tem oscilação de matéria• tem deslocamento de energia
  18. 18. ondas na oscilação tempo período Ttempo de uma oscilaçãocompleta amplitudemedida da magnitude damáxima perturbação duranteuma oscilação completa
  19. 19. ondas amplitude ycomprimento de λ onda (λ) distância de uma crista a outra
  20. 20. ondas no deslocamento v tempo período Ttempo para a crista sedeslocar de um comprimentode onda λ velocidade v λ/T distância (comprimento de onda λ) percorrida no tempo de um período T
  21. 21. ondasOndas de luz
  22. 22. Mas a luz do Sol se propaga no vácuo.Se luz é feita de ondas, estas ondas não necessitam de um meio material! Então são oscilações de que?
  23. 23. ondas eletromagnéticas e antenasAntena – Variação do Campo Elétrico - ++++ ++++ ++++ … Δt E Δt E Δt i i ------- - ------- -------
  24. 24. ondas eletromagnéticas e antenasCampo elétrico
  25. 25. ondas eletromagnéticas e antenas Antena – Variação do Campo Magnético- i Δt Δt Δt i i B B i -
  26. 26. ondas eletromagnéticas e antenasCampo magnético i i Δt i Δt B B B
  27. 27. ondas eletromagnéticas e antenasE como juntar as duas? Onda eletromagnética Campo Campo Corrente Elétrico Elétrico Campo Campo MagnéticoMagnético Campo Magnético corrente elétrica variável campo magnético variávelou campo elétrico variávelcampo magnético variável campo elétrico (chamamos este fenômeno de indução eletromagnética)
  28. 28. ondas eletromagnéticas e antenas Propagação da onda eletromagnética No vácuo com uma velocidade c , onde c ≈ 3x108 m/s. comprimento de onda c = /T = f frequência chttp://www.upscale.utoronto.ca/GeneralInterest/Harrison/Flash/EM/EMWave/EMWave.html
  29. 29. ondas eletromagnéticas e antenasFontes de ondas eletromagnéticas carga oscilante emite onda de campo elétrico Antena Átomo
  30. 30. ondas eletromagnéticas e antenas … a grande maioria das ondas eletromagnéticas no Universo vem das vibrações moleculares• Elétrons vibram em torno do núcleoFrequência alta: ~1014 - 1017 Hz• Os núcleos das moléculas vibramFrequência intermediária: ~1011 - 1013 Hz• Os núcleos das moléculas rodamFrequência baixa: ~109 - 1010 Hz
  31. 31. Aula 3:Refração e dispersão da luzAnálise da luzEspectro visível e reemissão molecularRefraçãoRessonância
  32. 32. A onda eletromagnéticaemitida por um fonteluminosa (visível) pode seranalisada por umespectroscópio. Existem dois tipos de espectroscópios:DIFRAÇÃO REFRAÇÃO
  33. 33. ESPECTROSCÓPIO DE REFRAÇÃO
  34. 34. Propriedades da Luz reflexão e refraçãoincidente refletido refratado
  35. 35. Lei da Refração... Mas e a onda eletromagnética?Raio incidente N Meio menos refringente n1 n2 Meio mais refringente Raio refratado Lei de Snell - Descartes: n1 sen 1 = n2 sen 2
  36. 36. Relembrando Fontes de ondas eletromagnéticas
  37. 37. RessonânciaRessonância é um fenômeno onde o objeto exposto a umaperturbação oscilante, com freqüência igual a sua própriafreqüência natural de vibração, passa a ganhar energia.EXEMPLOS: »Soldados marchando sobre uma ponte; »Cantora quebrando uma taça de cristal; »Diapasões para afinar violão; »Criança brincando no balanço.
  38. 38. antenas emissoras, receptoras e reemissorasOnda eletromagnética passando por antena - produzindo VIBRAÇÃO e EMISSÃO EMISSÃO DE ONDA ELETROMAG- NÉTICA VIBRAÇÃO DOS ELÉTRONS
  39. 39. antenas emissoras, receptoras e reemissorasCampo eletromagnético passando por molécula e produzindo vibração e reemissão REEMISSÃO da onda eletro- magnética Molécula vibrando ABSORÇÃO EMISSÃO com sua freqüência Onda eletromagnética gerada natural pelo movimento dos elétrons
  40. 40. antenas emissoras, receptoras e reemissorasSituações em que os elétrons oscilam sob ação de ondas eletromagnéticas: • Oscilação produz onda EMISSÃO • Onda produz oscilação ABSORÇÃO • A oscilação gerada por uma absorção pode produzir uma nova onda REEMISSÃO
  41. 41. Os muitos caminhos da luz na matéria reemissãoLuz em todas as direções espalhamento interferência das ondas de átomos ordenados em fileiras transformação em outras formas de absorção energia cinética reflexão molecular refração difração
  42. 42. Alguns materiais são transparentes à luz e outros não. Por quê?PARA QUALQUER MATERIAL: As freqüências naturais deoscilação de um elétron dependem de quão fortemente eleestá ligado a seu átomo ou molécula. Diferentes átomos e moléculas possuemdiferentes constantes elásticas. ANÁLOGO MECÂNICO
  43. 43. Atividades: Desenhar duas ondas separadas(Gráfico do espaço pelotempo) em três momentos: Em fase, Com ½ de defasagem e Com ¼ de defasagem.Faça um gráfico somando essas ondas nos três casosexplicando como você pode obter as respostas.Monte na transparência: duas fendas, meça essadistância, depois desenhe um anteparo e meça a distânciaentre as fendas e o anteparo. Depois disso posicione umaonda em cada fenda e identifique pontos de máximos emínimos que poderá se encontrar no anteparo. Identifique oque é necessário para que ocorra máximo ou mínimosdando exemplos.O que acontece quando se aproxima ou se afasta asfendas?
  44. 44. ondasSobreposição de ondas = soma•Em fase amplitude dobra
  45. 45. ondas Sobreposição de ondas = soma•Defasagem de ½ de ondaλ/2 amplitude se anula!
  46. 46. ondas Sobreposição de ondas = soma•Defasagem de ¼ de ondaλ/4
  47. 47. ondas Interferência=SOMA em fase Amplitude dobra CONSTRUTIVA •Defasagem de ½ de amplitude se anula! ondaλ/2 DESTRUTIVA
  48. 48. InterferênciaInterferência Fenômeno que representa a superposição de duas ou mais ondas num mesmo ponto
  49. 49. InterferênciaOnda 1 Onda 1Onda 2 Onda 2Onda1 Onda 1 OndaOnda 22
  50. 50. InterferênciaQuanto maior a diferença entre os caminhos dos dois raios deluz (via M e N), mais distante do ponto central é a imagemformada na tela luz escuro luz escuro luz
  51. 51. InterferênciaQuanto maior a distância entre as fendas, menos afastadas ficam as franjas laterais O que vemos, se afastarmos muito mais as fendas??
  52. 52. A luz se propaga em linha reta???E porque não vemos esse efeito quando aluz passa pela porta? O que precisa para que o fenômeno da difração ocorra?
  53. 53. PERGUNTASComo a luz é capaz de fazer curva, quando ela passapor um anteparo?(Caso da cuba de vidro)Se um aluno depois de ver o experimento da cuba lheperguntasse “E porque não vemos esse efeito quando aluz passa pela porta? “ Como você explicaria?No caso das ondas eletromagnéticas que nãonecessitam de um meio de propagação como podemosexplicar o efeito da difração?Como você explicaria para obter a equação dadifração. Explique utilizando desenhos e explicitetodos os passos, que será necessário para isso .
  54. 54. Que informação sobre a onda podemosobter da figura de difração?
  55. 55. Nas bordas ocorre o efeito “antena” e com isso ela provocaa vibração das moléculas da borda da parede
  56. 56. A luz se propaga em linha reta??? SE OBSERVAMOS INTERFERÊNCIA E DIFRAÇÃO É PORQUE A LUZ É ONDA!!!!!
  57. 57. 1. Modelo planetário e seus problemas2. Modelo Atômico de Bohr3. Linhas Espectrais
  58. 58. Modelo Atômico de Rutherford (1911)Os elétrons poderiam ocupar qualquer órbita em torno do átomo.
  59. 59. Já que o modelo planetário não serve mais Novo: Modelo Atômico de Bohr (postulados) 1º postulado: Os elétrons descrevem órbitas circularesestacionárias ao redor do núcleo, SEM EMITIREM NEM ABSORVEREM ENERGIA.
  60. 60. Interação da Radiação com a Matéria
  61. 61. Interação da Radiação com a Matéria QUANTIZADA! Fóton pacote de energia bem definida partícula de energia
  62. 62. Órbitas de Bohr para o átomo de hidrogênioSegundo postulado de Bohr.Um átomo irradia energia quando um elétron salta deuma órbita de maior energia para uma de menor energia. A luz vermelha é causada por elétrons saltando da terceira órbita para a segunda órbita FÓTON VERMELHO
  63. 63. A linha verde-azulada no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quarta para a segunda órbita. A linha azul no espectro atômico é causada por elétrons saltando da quinta para a segunda órbitaA linha violeta mais brilhante no espectroatômico é causada por elétrons saltandoda sexta para a segunda órbita.
  64. 64. Interação da Radiação com a Matéria
  65. 65. Espectros Atômicos O espectro emitido por um elemento químico não é contínuo São como impressões digitais
  66. 66. Átomo de hidrogênio espectro
  67. 67. Átomos e espectrosO MODELO DE BOHR É CAPAZ DE EXPLICAR A LUZ EMITIDA PORGASES QUENTES - espectros gás neon átomo = sem (a) divisão (tomo) em Grego espectro = spectrum = aparência (derivada de specere = olhar para, em Latim)
  68. 68. Gás ESPECTRO DE Quente EMISSÃO ESPECTRO DEGás Frio ABSORÇÃO
  69. 69. Espectro de Emissão:vermelho – verde - azul
  70. 70. Espectro de Absorção:ciano –amarelo -magenta
  71. 71. E afinal, a luz é onda ou é partícula???
  72. 72. Nos anos 1860, Gustav Kirchhoff formula as leisexperimentais que resumem os 3 tipos de espectro possíveis: E qual a origem do espectro contínuo???
  73. 73. Emissão de luz
  74. 74. Átomo de hidrogênio espectro do gás
  75. 75. Níveis eletrônicos em átomos próximos gás líquido ou sólido
  76. 76. luz de uma vela (parafina)lâmpada fluorescente (gás)http://ioannis.virtualcomposer2000.com/spectroscope/amici.html#colorphotos
  77. 77. Situação de Aprendizagem 3: Dados Quânticos Depois de explicado o modelo de Rutherford passamospara a “Crise do Modelo Clássico” e vamos para o modelo de Bohr. As órbitas deBohr são estados energéticos estacionários, cujos valores são constantes. Para simplificar usamos a equação: En = 13,06 ev/n2 ondecada órbita é caracterizada pelo número quântico (n), que pode assumir valoresinteiros entre 1, 2, 3, ... Devemos pedir para os alunos calcularem essas energiaspara cada nível. Depois devemos mostrar as séries de Lyman n = 1, Balmer n = 2,Paschen n = 3, Brackett n = 4 e Pfund n = 5. Depois pedimos aos alunos para montarem os dados comos valores sugeridos no caderno. Para o jogo deve-se ter papel, caneta e uma pequenacalculadora para ver se a jogada é possível e em que nível o jogador está. Todos os jogadores começam do zero e para cada jogadaele vai subindo de nível até atingir o nível n = 5. Com essa atividade deve ficar claro para o aluno que oselétrons não assumem qualquer valor de energia, isto é, a energia é quantizada.
  78. 78. Situação de Aprendizagem 4. Pag. 18. CADERNO DO ALUNO. 3ªSérie. Volume 3.IDENTIFICANDO OS ELEMENTOS QUÍMICOS DOS MATERIAISSituação de Aprendizagem 6. Pag. 26. CADERNO DO ALUNO. 3ªSérie. Volume 3.ASTRÔNOMO AMADORSITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM: IDENTIFICANDO ELEMENTOSQUÍMICOSOBJETIVOS: Discutir a emissão de luz por diferentes materiais erelacioná-la às propriedades atômicas.CONTEÚDOS: Produção do espectro de emissão de radiações;identificação das substâncias através das linhas espectrais.COMPETÊNCIAS E HABILIDADES: Utilizar linguagem escrita pararelatar experimentos e questões relativos à produção deespectros. Analisar e interpretar resultados de atividadesexperimentais demonstrativas. Usar modelos quânticos para ainterpretação dos espectros de emissão de substâncias.
  79. 79. ESTRATÉGIAS: Realização de atividades demonstrativas eexperimentais em duplas. Observação das linhas dos espectrosde vários elementos químicos. Elaboração de hipóteses queexpliquem as linhas dos espectros. Suas cores e freqüências.RECURSOS: Roteiro de trabalho. Bico de Bunsen, gás, várioselementos químicos diferentes, espectroscópio simples, cópiasdos espectros de diversos elementos e das emissões dealgumas estrelas.Teste da Chama:Substância Elemento Cor CuSO4 Cobre Verde CaO Cálcio Vermelho KCl Potássio Violeta NaCl Sódio Amarelo
  80. 80. “Quem quer que não fique chocado com aMecânica Quântica, não a compreende.” Niels Bohr (pai da Mecânica.Quântica.)“O pior pecado contra nosso semelhante não é ode odiá-lo, mas o de ser indiferente com ele.” (George Bernard Shaw)
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