Ondulatória e Óptica Flashcards

1
Q

Como classificam-se as ondas quanto a sua natureza?

A

MECÂNICAS: Ondas que precisam de um meio para se propagar. (Som, cordas, terremoto, etc)

ELETROMAGNÉTICAS: Não precisam de um meio para se propagar. (Raios X, Luz, Rádio, etc)

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2
Q

Como classificam-se as ondas quanto a sua forma de propagação e vibração?

A

LONGITUDINAL: Vibração e propagação possuem a mesma direção.

TRANSVERSAL: Vibração e propagação possuem direções perpendiculares.

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3
Q

Quais são os principais elementos de uma onda eletromagnética?

A

CRISTAS E VALES: Topos e fundos de onda.
COMPRIMENTO DE ONDA (λ): Comprimento de um período. A forma da onda está relacionada ao timbre no som.
AMPLITUDE: Altura dos pulsos, relacionada a intensidade da onda.
PERÍODO (T): Tempo para a formação completa de uma onda.
FREQUÊNCIA (F): Inverso da frequência. Repetições/tempo.

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4
Q

Como calcular a velocidade de propagação de uma onda?

A

V = λ / T

ou

λ = V.T

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5
Q

Quais são os 6 principais fenômenos ondulatórios? Como funciona cada um?

A

REFLEXÃO
Na reflexão a onda incide em uma separação de meios e retorna. A velocidade, comprimento de onda e frequência permanecem constantes.

REFRAÇÃO
Na refração a onda incide em uma separação de meios e passa de um meio para o outro. A velocidade e comprimento de onda mudam quando há refração,, mas a frequência permanece constante.

DIFRAÇÃO
Na difração uma onda ao passar por uma fresta/obstáculo “se espalha” ocupando as regiões do entorno da fresta/obstáculo e não apenas o caminho linear.

INTERFERÊNCIA
O encontro entre duas onda que pode ser construtivo ou destrutivo.

POLARIZAÇÃO
É o efeito de restringir a vibração de uma onda em alguma direção por meio da utilização de algum filtro, produzindo uma onda polarizada e de menor intensidade. Somente ondas TRANSVERSAIS podem ser polarizadas.

RESSONÂNCIA
A ressonância é o fenômeno que faz um corpo vibrar quando é submetido a sua frequência natural.

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6
Q

Como funciona o fenômeno de reflexão em cordas? E como funciona o ECO?

A

EXTREMIDADE FIXA: Reflexão com inversão de fase.
EXTREMIDADE LIVRE: Reflexão sem inversão de fase.

O ECO é um tipo de reflexão de ondas sonoras. A distância que o som percorre até ser ouvido é a distância da ida mais a distância da volta, é duas vezes a distância entre a fonte sonora e o obstáculo.

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7
Q

Como calcular a alteração de velocidade e comprimento de onda que ocorre em uma refração?

A

Como a frequência permanece constante antes e depois da refração podemos concluir que a frequência antes F1 é igual a frequência depos F2, logo:

V1 / λ1 = V2 / λ2

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8
Q

Como funciona a refração em cordas? Como reflexão acompanha isso?

A

FINA PARA A GROSSA: Reflete com inversão de fase E refrata com mesma fase e velocidade diferente.

GROSSA PARA A FINA: Reflete sem inversão de fase E refrata com mesma fase e velocidade diferente.

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9
Q

Sobre a difração, o que é frente de onda? O que diz o princípio de Huygens?

A

Frente de onda é a extremidade mais avançada da onda.

O princípio de Huygens diz que cada um dos pontos da frente de onda se comporta como se fosse uma nova fonte.

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10
Q

Como funciona a difração por meio de uma grande fresta, uma fresta é do tamanho do comprimento de onda, e uma fresta menor que o comprimento de onda?

A

FRESTA MAIOR QUE O λ: Não ocorre difração.

FRESTA IGUAL AO λ: Ocorre difração moderada.

FRESTA MENOR QUE O λ: Ocorre difração acentuada.

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11
Q

Como funciona uma interferência construtiva e destrutiva?

A

CONSTRUTIVA: Ondas de mesma fase ao se encontrarem somam suas amplitudes nos pontos de encontro.

DESTRUTIVAS: Ondas de fases opostos ao se encontrarem subtraem suas amplitudes nos pontos de encontro.

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12
Q

Que tipo de onda pode sofrer polarização?

A

Apenas ondas transversais podem sofrer polarização. Onda longitudinais não podem ser polarizadas.

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13
Q

O que é frequência natural?

A

É a frequência na qual a absorção de energia de um corpo é máxima. A ressonância é o fenômeno que faz um corpo vibrar quando é submetido a sua frequência natural.

É a propriedade que faz as cordas do violão vibrarem quando outras tocam a mesma nota dela.

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14
Q

Quais são as 3 propriedades fisiológicas do som? A que características da onda estão associadas?

A

ALTURA (TOM): Relacionada à frequência da onda. (Som agudo ou grave).

TIMBRE: Relacionado à forma da onda.

INTENSIDADE (VOLUME): Relacionada à amplitude.

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15
Q

O que é o efeito Doppler?

A

É o efeito da percepção de frequências diferentes em relação a um referencial em movimento devido ao mecanismo da frequência relativa. Em ondas sonoras causa uma percepção de som mais agudo enquanto a fonte está se aproximando, e uma percepção de som mais grave quando a fonte está se afastando. Essa frequência diferente percebida é chamada frequência aparente.

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16
Q

O que são ondas estacionárias? Como calcular a velocidade de uma onda estacionária em cordas?

A

Ondas estacionárias são ondas que possuem um padrão de vibração estacionário. Formam-se a partir de uma superposição de duas ondas idênticas mas em sentidos opostos.

V = √(F/d)

F = força de tração
d = densidade linear

17
Q

Quanto mede o comprimento de onda de corda estacionária?

A

Sempre mede 2 fusos.

λ = 2 fusos

18
Q

O que é a luz? Quanto mede a velocidade da luz no vácuo? O que é um raio de luz? O que é um feixe de luz?

A

É uma onda eletromagnética com frequência visível para os seres humanos.

3.10^8 m/s

Um raio de luz é um elemento geométrico que indica para onde a luz se propaga.

Um feixe de luz é um conjunto de raios de luz.

19
Q

Quais são os dois possíveis tipos de fonte de luz?

A

Fontes primárias: Emitem luz própria.
(1) Fontes incandescentes: São quentes e emitem luz devido às altas temperaturas.
(2) Fonte luminescentes: São frias e emitem luz por motivos variados (químicos, quânticos, etc).

Fontes secundárias: Refletem outras fontes de luz.

20
Q

Quais são os 3 possíveis tipos de meios ópticos

A

TRANSPARENTES: Os raios de luz são transmitidos em trajetórias regulares formando imagens nítidas.

TRANSLÚCIDOS: Os raios são transmitidos em trajetórias irregulares formando imagens de baixa nitidez.

OPACOS: Os raios não são transmitidos e não há formação de imagem.

21
Q

Quais são os 3 princípios da óptica?

A

(1) PRINCÍPIO DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA: Em meios transparentes e homogêneos a luz sempre se propaga em linha reta.

(2) PRINCÍPIO DA INDEPENDÊNCIA DOS RAIOS DE LUZ: Dois raios de luz que se cruzam seguem suas trajetórias mantendo todas as características iniciais.

(3) PRINCÍPIO DA REVERSIBILIDADE: A trajetória seguida pelo raio de luz, num sentido, é a mesma quando o raio troca o sentido do percurso.

22
Q

Qual a diferença entre sombra e penumbra?

A

Sombra é uma região sem iluminação.
Penumbra é a região menos iluminada de uma área iluminada por uma fonte de luz extensa.

23
Q

Como analisar matematicamente um problema de câmara escura?

A

É um problema de semelhança de triângulos.

|
|
| H | h |
B|——————-|b
| | |
|
|

H/h = B/b

H = Altura do triângulo maior
h = Altura do triângulo menor
B = Base do triângulo maior
b = Base do triângulo menor

24
Q

Organize as cores em ordem crescente de frequência. Relaciona frequência e comprimento de onda para cores.

A

Em 10^12 Hz

680-790Hz Violeta
620-680Hz Azul
530-600Hz Verde
510-530Hz Amarelo
480-510Hz Laranja
405-480Hz Vermelho

Quanto maior a frequência menor o comprimento de onda.
Quanto menor a frequência, maior o comprimento de onda.

25
Q

Como se comporta a luz quando ela incide de forma perpendicular sobre uma superfície ou de forma oblíqua no que diz respeita ao ângulo de refração?

A

Quando a luz incide com ângulo de incidência de 90° não há desvio na trajetória. No entanto, se o ângulo de incidência for oblíquo em relação à superfície haverá um desvio e o ângulo de refração será alterado.

26
Q

O que é o índice de refração absoluto? Como determiná-lo?

A

É a razão que mede a dificuldade com que a luz se propaga em determinado meio.

n = C / Vmeio

n = índice de refração
C = Velocidade da luz no vácuo
V = Velocidade da luz no meio em questão

O índice de refração do vácuo é 1 e todos os outros são maiores ou iguais a 1.

27
Q

O que significa dizer que um meio é mais ou menos refringente?

A

Meio mais refringente: Maior índice de refração e menor velocidade de propagação.

Meio menos refringente: Menor índice de refração e maior velocidade de propagação.

28
Q

Qual a relação entra a frequência da luz e a sua velocidade em um meio?

A

Quanto maior a frequência da luz em um meio, menor será sua velocidade nele.

29
Q

O que é o índice de refração relativo? Como determiná-lo?

A

É a refração da luz relativa a passagem dela entre dois meios específicos. Ele é a razão entre o índice de um meio e o do outro.

índice relativo a passagem do meio 1 para o meio 2:

n12 = n1 / n2

Índice relativo a passagem do meio 2 para o meio 1:

n21 = n2 / n1

PERCEBA QUE IMPORTA A ORDEM, NÃO SÃO IGUAIS.

30
Q

O que é o fenômeno da continuidade óptica?

A

Quando o índice de refração de dois meios é igual não há refração, ou seja, a velocidade da luz num meio é igual a velocidade da luz no outro.
De forma prática, se a luz não refrata ela também não reflete, e se não há reflexão de luz ela não chega aos olhos dando a sensação de invisibilidade de corpos em meios assim, é o fenômeno da continuidade óptica.

31
Q

O que diz a primeira lei da refração?

A

O raio de luz incidente, o raio de luz refratado e a normal são coplanares.

32
Q

O que diz a segunda lei da refração?

A

É a lei de Snell.

// n1.sen1 = n2.sen2 //

ou

// n1,2 = sen1 / sen2 //

33
Q

Como funciona a refração em um metamaterial?

A

Em um metamaterial a refração funciona como se fosse um reflexão em relação a normal, a luz não atravessa a normal.

34
Q

O que é reflexão total? O que é o ângulo limite? Como determinar o ângulo limite? Cite exemplos de aplicação da reflexão total.

A

A reflexão total é um caso especial de reflexão de um raio que vai de um meio menos refringente para um meio mais refringente onde o ângulo de incidência supera o ângulo limite(L). Quando isso acontece o raio de luz não refrata mais, apenas reflete totalmente como o limite do meio funcionasse como um espelho.

O ângulo limite é o ângulo de incidência cujo ângulo de refração é 90°.

Há duas formas:
(1) Substituir o ângulo do meio menos refringente por 90° na lei de Snell.
(2) Utilizando a fórmula: SenL = n(menor) / n2(maior)

Fibra óptica, formação de miragens e brilho dos diamantes.