Concepcoes de fisica

Concepcoes de fisica

Gicelio Caetano de Sousa Nascimento

Professor: Tiago Nery Ribeiro Universidade Federal de Sergipe

13 de setembro de 2017

Gicelio Caetano de Sousa Nascimento, Professor: Tiago Nery Ribeiro CONCEPÇÕES ALTERNATIVA DE FÍSICA

Introdução

+ Quando um feixe de luz muda de meio de propagação é possível em geral observar dois efeitos: a reflexão e a refração.

+ Quando uma onda atinge uma superfície separando dois meios,ela é parcialmente refletida e parcialmente refratada.

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Reflexão especular

+ Quando os raios incidentes atingem superfície plana e lisa e em direções paralelas com o mesmo ângulo.

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Reflexão difusa

+ É quando um feixe de luz incide sobre uma superfície não-homogênea (não lisa), cada parte dessa superfície irá refletir os raios de luz para uma direção diferente.

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Leis da reflexão

1a Lei da reflexão: o raio incidente, a reta normal à superfície e o raio refletido pertencem ao mesmo plano. 2a Lei da reflexão: o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (i = r).

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As principais concepções alternativas detectadas referentes à reflexão são: a) A reflexão da luz ocorre somente na forma especular.

As diferenças entre os feixes refletidos devem-se aos diferentes graus de absorção da radiação luminosa nas superfícies. Os estudantes não consideram o processo de interação entre a luz e os objetos, quando a palavra reflexão não aparece explicitamente. A interpretação dominante para explicar o comportamento da luz em um recinto é a seguinte: “a luz sai da fonte e cai nos objetos”. Esta concepção provém, possivelmente, de um processo de aquisição de conceitos a partir de experiências prévias: com espelhos pode-se desviar a luz, porém os objetos opacos o efeito mais significativo tem lugar no mesmo objeto, podem ser observadas “zonas iluminadas”.

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As principais concepções alternativas detectadas referentes à reflexão são:

A justificativa de alguns estudantes para esta concepção, quanto à possibilidade de haver luz na região I, é uma “violação da propagação retilínea da luz”, pois a luz não pode dobrar-se para iluminá-la. Eles, não consideram a reflexão da luz na parede da sala, fazendo com que parte da luz emitida pela lanterna também se propague na região I.

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As principais concepções alternativas detectadas referentes à reflexão são:

b) Raios visuais.

No processo da visão pode-se identificar muitos problemas que, não raro, decorrem da dificuldade em reconhecer e aplicar corretamente as propriedades da propagação da luz. Para o professor os estudantes consideram, que, para ver um objeto, não é necessário que venha luz do objeto até nossos olhos. Alguns estudantes apresentam de modo muito arraigado o modelo dos “raios visuais”, proposto por Aristóteles, para explicar o processo da visão.

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As principais concepções alternativas detectadas referentes à reflexão são:

Gicelio Caetano de Sousa Nascimento, Professor: Tiago Nery Ribeiro CONCEPÇÕES ALTERNATIVA DE FÍSICA

As principais concepções alternativas detectadas referentes à reflexão são:

Na figura é representada a visualização de um objeto considerando a concepção científica. Diversos raios são refletidos pela superfície do objeto, alguns chegam ao olho do observador, permitindo-lhe sua visualização.

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Refração

+ É um feixe de luz incide sobre uma superfície transparente lisa, que separa dois meios diferentes, parte desse feixe de luz incidente volta ao meio de origem (raios refletidos) e parte penetra no segundo meio (raios refratados).

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Leis da refração

1a Lei: o raio incidente(I), o raio refratado(R) e a reta normal(N), estão contidos em mesmo plano.

2a Lei ou Lei de Snell-Descartes: o seno do ângulo de incidência ou do ângulo de refração e o índice de refração do meio em que este raio se encontra.

onde n1 e n2 são os índices de refração de cada meio,θi é o ângulo de incidência e θr um raio refratado, em relação à normal “N”.

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As principais concepções alternativas em relação ao conceito de refração são as seguintes:

a) Refração e reflexão são fenômenos sem relação. Quando há reflexão não há refração e vice-versa, independentemente de onde ocorre o fenômeno. Essa concepção pode estar sustentada pelo estudo separado dos fenômenos, quando, por exemplo, há o enfoque da reflexão em espelhos planos e a refração em prismas, sem analisá-los conjuntamente – considerar parte da luz refletida no prisma.

b) Refração e a dispersão são fenômenos distintos. Alguns estudantes não consideram a refração como sendo consequência da dispersão; ocorre refração não pode ocorrer dispersão ou o inverso.

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As principais concepções alternativas em relação ao conceito de refração são as seguintes:

c) Prisma como sumidouro. O raio incidente em um prisma sempre sofre reflexão interna total. O ângulo de incidência na segunda face do prisma não é verificado para testar a possibilidade de reflexão interna total. Dessa forma, não sairiam raios do prisma e, portanto, não ocorre refração.

d) Refração necessita de ar. Consideram que a refração ocorre somente do ar para outro meio, descartando a possibilidade de ocorrer tal efeito entre meios distintos, sem haver, necessariamente, a existência de ar.

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Difração

mλ onde ”a” é largura da fenda m = 1,2,3

+ É o fenômeno em que as ondas contornam obstáculos e atravessam orifícios, sofrendo modificação na sua frente de onda. A equação da difração a sinφ =

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As principais concepções alternativas relacionadas ao efeito de difração são as seguintes:

a) Fendas a < λ Estudantes consideram que somente ocorre difração se a fenda utilizada tiver largura "a"menor que o comprimento de onda "λ"da luz incidente. Esses alunos não reconhecem a difração como um efeito de bordas, isto é, quando uma onda luminosa contorna obstáculos. Além disso, também não concebem a ocorrência da difração em orifícios grandes.

b) Difração nas bordas. O fenômeno da difração é interpretado apenas como um efeito de borda. A luz contorna os objetos, mas não há referência ao efeito, quando a luz atravessa uma pequena abertura.

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As principais concepções alternativas relacionadas ao efeito de difração são as seguintes:

c) A luz não atravessa a fendas a < λ

Alguns estudantes consideram que a luz não atravessa a fenda no caso de sua largura ser menor que o comprimento de onda “λ”. Acreditam que a luz pode não "encaixar"na fenda. Certamente, ao reduzirmos cada vez mais o tamanho de um orifício, em algum momento ele será tão pequeno que a luz não irá mais atravessá-lo. Entretanto, para esses alunos, basta que a abertura apenas seja menor que o comprimento de onda da luz incidente.

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As principais concepções alternativas relacionadas ao efeito de difração são as seguintes:

d) Difração ou não em fenda.

Uso da Óptica Física quando a luz atravessa uma fenda larga, independentemente da forma ou largura da fenda, ou o uso da Óptica Geométrica para fenda estreita. Dos vários “raios de luz” que chegam à fenda, somente alguns, ou até mesmo um raio, atravessa a abertura. Concepção baseada na aplicação de luz como um feixe de raios luminosos que se propagam em linha reta; a fenda atua como um “filtro” para esses raios.

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As principais concepções alternativas relacionadas ao efeito de difração são as seguintes:

e) Mistura da Óptica Física com a Óptica Geométrica.

Tratam a luz que passou pelo centro da fenda com a Óptica Geométrica e a que passou pelas bordas com a Óptica Física, desconhecendo a relação entre as duas teorias. Há falta de clareza sobre os modelos ondulatório e de raio de luz, em relação ao limite para o tratamento da luz como feixes luminosos. Talvez, a dificuldade seja um problema similar ao da dualidade onda/partícula, nesse caso, onda/raio.

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