What you have
been obliged to discover by yourself leaves a pitch in your mind which you
can use again when the need arises. Georg Christoph Lichtenberg (1742 - 1799),
primeiro professor de física experimental na Alemanha.
PL21
Física
Experimental III
2020-2021, 2.º Semestre
Horário: Quarta-feira, 9h00-13h00
Professor: José
Figueiredo
Calendarização (moodle)
Apresentação
(teórica)
E1: Ótica geométrica
E2: Instrumentos óticos,
difração e
interferência
E3: Corda vibrante; modos estacionários
E4: Propagação de ondas EM num
cabo coaxial 31/03/21
E5: Corpo negro; lei de Stefan-Boltzmann e
distribuição
espectral da radiação
E6: Níveis atómicos e espectros de
emissão de gases;
lâmpada de H2, constante de Rydberg
Folha de resumo dos resultados.
Notação científica
Potências
de dez, ordens de grandeza e algarismos significativos
(medições,
página 5, muito bom)
Erros e algarismos
significativos Erros
Sim,
os números (também) (podem) mentem (mentir)
Sistema
Internacional de Unidades (SI) - Regras de
escrita de grandezas e de unidades SI
Evaluation
of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in
measurement,
Bureau international des poids et mesures (BIPM)
E6.
Níveis atómicos e espectros de emissão de
gases; lâmpada de H2, constante de Rydberg
E6.
Níveis atómicos e espectros de emissão de gases;
lâmpada de H2, constante de Rydberg
teórica;
experiência;
realização
experimental;
Outros materiais de apio:
Experiência a realizar em casa: Construção
de um espectrómetro - ver:
Perspetivas
históricas:
E6: Conceitos
relevantes a rever/reter:
- Como se produz luz?
- Emissão e absorção de luz pela matéria
- Formas de interação da radiação com matéria
- Luz monocromática e luz policromática
- Espectros contínuo e descontínuo.
- Dispersão vs difração e espalhamento
- Prisma e rede de difração
-Goniómetro, Espectroscopia, Espectroscópio, Espectrómetro
- Espectros de emissão do Sol, do H, do He, do Ne, do Na e do Hg
- Espectro do Átomo de hidrogénio – série de Balmer
- Experiência de Franck-Hertz
-
https://www.youtube.com/channel/UCIZ5ZOeiXYbmKTl_85ghNPw
E5.
Corpo negro; lei de Stefan-Boltzmann e distribuição
espectral da radiação: teórica; experiência; realização experimental; Artigo lei Stefan-Boltzmann Outros materiais de apoio FEX3 Experiência a realizar em casa: - Experiência de John Herschel para dterminar a potência emitada pelo Sol - ver https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=oybcLWpcgHU |
E5: Conceitos
relevantes a reter: - O que é a luz? - Se olharmos para a constelação Oríon, por exemplo, vemos estrelas com tonalidade azul e vermelha/laranja. Mas porque é que não vemos estrelas verdes no céu? - Como vemos as cores? - Qual é a "resposta" espectral do olho? - Porque será que gama de sensibilidade máxima do olho humano está centrada em torno dos comprimentos de onda de 500 nm - 550 nm? - O que é a luminosidade? - O que é o brilho? - Como se definem as cores? - O que é o diagrama de cromaticidade ? - O que é a temperatura de cor? |
E4. Propagação de ondas EM num cabo
coaxial (31/03/2021) teórica, guia e realização experimental (descarregar preferencialmente a partir do moodle) Impedância do osciloscópio: 1 megaohm e 50 ohm. "A wave lab inside a coaxial cable," João M Serra, Miguel C Brito, J Maia Alves and A M Vallera, European Journal of Physics, Volume 25, Number 5, DOI: 10.1088/0143-0807/25/5/001 VER TAMBÉM OS VÍDEOS:
|
E4: Conceitos relevantes
a reter (os links
são meramente indicativos): - Reflexões em linhas de transmissão e "maximum Power Tranfer" - Linhas de transmissão, guias de onda e impedância caraterística de uma linha de transmissão - Cabos coaxiais e conetores para cabos coaxiais (BNC, SMA, SMB, etc.) - Impedância característica de um cabo coaxial e capacidade e indutância por unidade de comprimentos - Impedância característica do vácuo e impedância característica de um meio material - What is impedance, input impedance and output impedance - Impedância, adaptação de impedâncias, impedâncias do gerador, da carga e dos aparelhos de medida (e.g. osciloscópios) - Terminação de uma linha de transmissão (e.g. cabo coaxial) em curto-circuito, com carga igual à impedância característica do cabo, e em circuito aberto - Coeficientes de reflexão e de transmissão - Ressonância, cavidades ressonantes (e.g. cavidades Fabry-Pérot, lasers), e frequências de ressonância - ver também * - Decibel (dB) - Blindagem eletromagnética e gaiola de Faraday - Espetro eletromagnético e bandas das radiofrequências - Geração e propagação de ondas eletromagnéticas - Meios com perdas (atenuação), dispersão, meios dispersivos, e espalhamento ("scattering") de ondas - Reflexão e transmissão de ondas na fonteira entre dois meios com propriedades eletromagnéticas distintas (impedâncias características distintas) - Refletância e transmitância - Velocidade de fase e velocidade de grupo de uma onda eletromagnética - Propagação livre e propagação guiada, tipos de guias de onda (cabos coaxiais, fibras óticas, etc.) - Velocidade de fase e velocidade de grupo de uma onda eletromagnética num cabo coaxial (*Ressonância (Queda da Ponte Tacoma: explicação: ressonância versus não-ressonância) |
E3.
Corda vibrante; modos estacionários: teórica, guia e realização experimental |
Conceitos
relevantes a reter: - Vibrações e ondas - Ondas propagantes e ondas estacionárias - Lei de Laplace - Ressonância (Queda da Ponte Tacoma: explicação: ressonância versus não-ressonância) - Sistema linear, equação linear, e princípio de sobreposição - Lei de Hooke - Modos próprios ou normais ... - Massa versus peso - Normas e regras de escrita das grandezas físicas - Representações gráficas da frequência versus o número de modos (mantendo o comprimento e a tensão); frequência versus tensão para um dado modo; frequência versus o comprimento da corda para um dado modo. |
Ótica geométrica, instrumentos óticos, difração, interferência e polarização,
teóricas: Ótica geométrica, e instrumentos óticos, difração, interferência e polarização Experiência 1: Ótica geométrica e realização experimental Experiência 2: instrumentos óticos, difração, interferência e polarização e realização experimental |
E6: Conceitos
relevantes a rever/reter: Ótica geométrica e ótica ondulatória: Aproximação paraxial. Ondas
mecânicas e ondas
eletromagnéticas, características e propriedades de uma
onda; ondas
transversais e ondas longitudinais; polarização, estados
de polarização; fonte
de onda, frequência, comprimento de onda, velocidades da onda
(velocidade de
fase e velocidade de grupo); fase de uma onda, diferença de fase
entre duas
ondas; de reflexão e refração de ondas na
interface entre dois meios; dispersão
da luz; arco-íris. Instrumentos
óticos: O olho humano; funcionamento do olho e
"resposta"
espectral do olho; lentes e espelhos; lentes finas e lentes grossas;
lentes
convergente e lentes divergente; espelho côncavos e convexos;
espelho
parabólicos; lupas; telescópios refrativos, objetiva e
ocular, luneta de
Kepler, luneta de Galileu; telescópios refletores;
ampliação de um telescópio;
outros telescópios. Fenómenos
de interferência e de difração: Difração e interferência
de ondas; diferença de percursos e
diferença de caminhos óticos; princípio de
Huygens-Fresnel; interferência
construtiva e interferência destrutiva; padrões de
interferência; difração de
uma fenda, de duas fendas, de múltiplas fendas;
difração de uma abertura
circular; difração de um obstáculo circular, ponto
claro de Fresnel (ponto
claro no centro da sombra de um disco opaco - ver figura de
difração de um
disco opaco); padrões de difração; redes de
difração; resolução e dispersão de
uma rede de difração, monocromadores
e
espectrómetros; |
Difração - Primeiros princípios |
Difração - Introdução |
Difracção - Fenda simples |
Difração – Fenda dupla |
Difração - múltiplas fendas |
Difração – Rede de difração |
Difração - Formação de imagem |
Difração - Limite de resolução |
Difração - Estrutura cristalina |
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Conceitos
relevantes a reter/rever: Difração e interferência de ondas; diferença de percursos e diferença de caminhos óticos; princípio de Huygens-Fresnel; interferência construtiva e interferência destrutiva; padrões de interferência; difração de uma fenda, de duas fendas, de múltiplas fendas; difração de uma abertura circular; difração de um obstáculo circular, ponto claro de Fresnel (ponto claro no centro da sombra de um disco opaco - ver figura de difração de um disco opaco); padrões de difração; redes de difração; resolução e dispersão de uma rede de difração, monocromadores e espectrómetros; |