DIFRAÇÃO e POLARIZAÇÃO - ONDULATÓRIA - AULA 6
Summary
TLDRIn this lesson on wave phenomena, Professor Marcelo Mora covers diffraction and polarization. He explains how diffraction allows waves to bend around obstacles, using sound and light examples such as a car horn bending around a wall. The discussion also highlights the principle of Huygens-Fresnel and the distinction between longitudinal and transverse waves, showing that only transverse waves, like light, can be polarized. Practical demonstrations, including a laser and a hair example, illustrate the concepts, with exercises reinforcing the understanding of diffraction and polarization effects.
Takeaways
- 🌊 The video discusses the concept of wave diffraction, explaining how waves bend around obstacles and continue to propagate.
- 🚗 An example of diffraction is given with a car approaching from the left, where the car's sound is heard before it is seen due to the wave diffracting around a corner.
- 🌈 The video also covers the phenomenon of light diffraction using a laser and a strand of hair to illustrate how light waves interfere and diffract.
- 📢 Sound waves can diffract around objects like windows and walls, allowing us to hear sounds even when the source is not in direct line of sight.
- 🚦 The principle of Huygens is introduced, stating that every point on a wavefront can be considered a source of secondary wavelets that spread out in the forward direction at the same speed as the original wave.
- 🌉 Fresnel's contributions to the principle of wave propagation are highlighted, particularly his improvements upon Huygens' principle to better explain reflection and refraction.
- 🚧 The script touches on the historical debate between Newton and others about the nature of light, whether it is a particle or a wave.
- 📏 The concept of wave polarization is explained, noting that it only occurs in transverse waves, and longitudinal waves like sound cannot be polarized.
- 🕶️ The use of polarizers to filter out certain orientations of light waves is discussed, with examples of how this is used in sunglasses to reduce glare.
- 💡 The video concludes with exercises to test understanding, including questions on diffraction, the behavior of light passing through slits, and the use of polarized lenses to reduce glare from reflected light.
Q & A
What is the diffraction phenomenon mentioned in the script?
-Diffraction is a wave property that allows waves to bend around obstacles or pass through small openings. This is observed when waves, such as sound or light, change their direction and spread out after encountering a barrier or a slit.
How does sound diffraction differ from light diffraction?
-Sound waves, which are longer in wavelength, can easily diffract around obstacles like walls or through openings like windows. This allows sound to be heard even if the source is not directly visible. Light waves, being much shorter in wavelength, do not diffract as easily, which is why we cannot see around obstacles in the same way we can hear around them.
What is the Huygens-Fresnel principle, and how is it related to diffraction?
-The Huygens-Fresnel principle states that every point on a wavefront can be considered a source of secondary wavelets that propagate forward. This principle helps explain how waves, such as light or sound, can diffract when passing through slits or around obstacles.
What is the significance of the fender width in diffraction?
-The width of the opening (fender) must be of the same order as the wavelength of the wave for noticeable diffraction to occur. If the opening is too large compared to the wavelength, the wave passes through with minimal diffraction.
What example does the speaker use to illustrate sound diffraction?
-The speaker uses the example of hearing a car approaching from around a corner before actually seeing it. The sound waves emitted by the car horn can diffract around the corner, allowing the listener to hear the car before it is visible.
What is polarization, and which types of waves can be polarized?
-Polarization is a phenomenon where the oscillations of a wave are restricted to a particular direction. It only occurs in transverse waves, like light. Longitudinal waves, such as sound, cannot be polarized.
What practical application of light polarization is mentioned in the script?
-One practical application of light polarization is in Polaroid lenses, which are used to reduce glare by blocking horizontally polarized light reflected off surfaces like roads or water.
Why do sunglasses with polarized lenses help reduce glare?
-Polarized lenses are designed to block specific polarized light waves, such as those reflected horizontally off surfaces like water or roads. This helps reduce glare and makes vision clearer.
What is the Doppler effect, as briefly mentioned in the script?
-The Doppler effect is the change in frequency or wavelength of a wave in relation to an observer who is moving relative to the wave source. For example, the pitch of a car horn appears higher as the car approaches and lower as it moves away.
How did Isaac Newton's view of light differ from the wave theory?
-Isaac Newton believed that light was composed of small particles, while the wave theory, supported by figures like Huygens and Fresnel, proposed that light is a wave. This debate was prominent until experiments like diffraction and polarization demonstrated light's wave properties.
Outlines
📚 Introduction to Wave Theory and Diffraction
In this section, Professor Marcelo Mora introduces the topic of wave theory, focusing on diffraction and polarization. He begins by discussing the concept of resonance, using sound waves as an example, and explains how waves bend around obstacles. The example of a car horn being heard before the car is visible due to sound diffraction demonstrates this phenomenon. Marcelo also introduces the concept of light diffraction using a laser and a human hair, showing how waves behave when encountering obstacles of similar dimensions to their wavelength.
🌊 Huygens' Principle and Wave Propagation
Here, Marcelo explains Huygens' Principle, which states that every point on a wavefront acts as a source of secondary spherical waves. These secondary waves spread out in all directions, maintaining the speed of the original wave. This principle helps explain various wave phenomena, including diffraction, reflection, and refraction. Marcelo highlights how Augustin-Jean Fresnel improved upon Huygens' principle, making it more comprehensive in explaining diffraction.
🎓 Understanding Diffraction and Polarization
This paragraph delves deeper into the characteristics of waves and diffraction, focusing on how wave properties like frequency and wavelength interact with obstacles. Marcelo explains how sound waves can bend around doors or windows due to their larger wavelength compared to light waves, which cannot. He also discusses the historical debate about the nature of light—whether it is a particle or a wave—with Newton supporting the particle theory and others supporting the wave theory. This section transitions into a discussion on the polarization of transverse waves.
🕶️ Polarization of Light and Practical Applications
Marcelo discusses how polarization applies primarily to transverse waves and not longitudinal waves like sound. He uses an example of a cord vibrating in different directions and explains how a polarizer filters these oscillations. When light passes through a polarizing filter, only waves oscillating in the filter's direction pass through. He also explains how this concept is used in Polaroid lenses, which block light waves from specific orientations, reducing glare for drivers.
Mindmap
Keywords
💡Wave Diffraction
💡Resonance
💡Huygens' Principle
💡Interference
💡Polarization
💡Transverse Waves
💡Longitudinal Waves
💡Diffraction Grating
💡Sound Waves
💡Fresnel's Extension of Huygens' Principle
Highlights
Introduction to wave phenomena and focus on diffraction and polarization.
Explanation of diffraction using sound waves, like how sound can bend around obstacles.
Demonstration with a car approaching a corner, showing how sound reaches before the car is visible due to diffraction.
Introduction of the laser experiment with a hair, showing diffraction through small obstacles.
Definition of diffraction: the property of waves to bend around obstacles or pass through small openings.
Illustration of diffraction using a tank of water and obstacles, explaining wave behavior through a slit.
Comparison of sound and light waves, explaining why sound waves diffract more easily than light waves.
Description of the Huygens-Fresnel principle, which explains how each point of a wavefront acts as a source of secondary wavelets.
Detailed explanation of how the Huygens-Fresnel principle helps understand diffraction, reflection, and refraction.
Introduction to polarization, noting that it only occurs with transverse waves, like light, but not with longitudinal waves like sound.
Demonstration of polarization using a rope, where oscillations in specific directions are allowed through a polarizing filter.
Explanation of how polarized light passes through filters and how blocking orthogonal polarizations prevents light from passing.
Application of polarization in everyday objects, such as sunglasses using polarizing lenses to block glare from surfaces.
Connection of diffraction to practical examples, such as hearing conversations through a door while not seeing the people speaking.
Explanation of diffraction in terms of wave properties like wavelength, relating it to practical phenomena like sound passing through windows.
Transcripts
fala galera junte tudo bem galera
professor marcelo mora aqui
hoje estamos estudando ondulatória
galera continuar nossa playlist
ondulatória olha que foi de janeiro
oscila na mesma freqüência que lá então
ele entra em oscilação ea falando da
ressonância para que ele funcione como
um tubo sonora bacana a galera ó hoje em
especial nós vamos estudar a de infração
ea polarização fenômeno de infração que
a gente consegue perceber a distração no
som como o exemplo a seguir
galera note que estou vindo com o carro
aí pela esquerda e social tinha branca e
só eu é o meu carro perceba que antes
mesmo do carro aparecer já é possível
ver o carro porque eu sou emitido pela
usina com o torna um obstáculo contorna
um muro que chega até o celular que
estava gravando ali na esquina entendeu
o outro exemplo é esse com laser a gente
pegou um fio de cabelo de sheyla
esticado coloquei luz laser
dá pra ver que ela figura ali associada
à interferência da luz que dá pra
explicar graças ao entendimento da
difração bacana a galera bacana então
esse objeto de hoje continuar nossa
playlist ondulatória bororó é isso aí
aos 6 de infração em polarização que é
de infração gente infração é a
propriedade a infração é propriedade que
a onda tem de contornar obstáculos
tá uma propriedade bastante importante
interessante que as ondas têm essa que
elas conseguem contornar obstáculos
vendeu elas conseguem passar por algumas
fendas e elas bom abrir caso a venda
seja da ordem de comprimento de onda
dessa onda
olha só fazer uma representação que você
entender imagina que isso aqui é uma
visão superior de um tanque
que contém água por exemplo e alguns
separando aqui ó
isso aqui é um obstáculo galera ó tá sic
é um obstáculo e aí a onda a onda vai
passar por aqui o que acontece
acontece que quando a galera as
dimensões da fenda o chamar de a aqui
são da mesma ordem
as dimensões do comprimento de onda
disse que como é uma visão superior
secção as cristas da onda de uma visão
superior de uma das retas por exemplo
você pega uma régua e fica batendo se na
água gera um dos ratinhos tá bom quando
isso acontece ocorre o fenômeno da
difração essa onda ao passar por aqui
ela vai fazer o seguinte feito a pé
entendeu entendeu então isso aqui é o
fenômeno da de infração de infração de
onda então escrever pra você define são
a deflação é a propriedade
então é isso
a infração é propriedade que uma onda
apresenta de contornar o obstáculo em
seu caminho ela contornar a galera é
muito interessante seguinte situação é
por exemplo se você está com a porta
aberta a janela aberta e alguém aqui ao
lado ficar conversando você vai
conseguir ouvir a pessoa mas você não
vai conseguir ver diretamente a pessoa
você não vai conseguir ver porque a onda
luminosa não atravessa a parede se vai
sensibilizar seus olhos no entanto a
onda sonora ela vai contornar a janela
ela vai ter que ser feito semelhante ao
que eu apresentei para você
no exemplo do carro na esquina bom ver
novamente
[Música]
quando a pessoa estava filmando ali com
o celular e eu vim com meus eu tinha
antes da esquina eu buzinei então antes
mesmo da luz que sai do carro chegar até
o celular nem a luz do sol ou seja no
carro e vai até o celular
antes mesmo disso é ser possível por
conta do muro que estava aqui na esquina
esquerda um muro
o sol proveniente da buzina esses
incontornável obstáculo chegava até o
celular aí a pessoa conseguia filmar ali
com celular e depois eu passei
interessante que deu pra perceber também
um pouco o efeito doppler né
aquele bem mais efeito do que eu vou
fazer um experimento separado e vai ser
a última aula desse pacote de
ambulatório está aí vou fazer
demonstração bastante cuidado para você
lá muito bem para você entender isso
aqui galera
quem explica o fenômeno da difração da
reflexão da refração de onda de maneira
geral é um princípio chamado princípio
de regras ou raias
na verdade esse cara é holandês então a
pronúncia é em holandês
eu não faço a menor idéia de como seja é
ok nós falamos ganz
alguns falam hans von que diz o
princípio desse cara bororó
então o princípio de vagas diz o
seguinte todos os pontos da frente de
onda constituem uma onda secundária que
se propagam pra frente com a mesma
velocidade dessa frente de onda original
ok eu vou escrever pra você ó todos os
pontos das secundárias que se propagam
em todas as direções
todos os pontos de uma frente de onda se
comportam como ondas secundárias que se
propagam em todas as direções e com a
velocidade da onda principal
olha só que interessante que fica a
imagem que eu tenho aqui ó uma onda
assim por exemplo circular nessa onda
distância propaganda pra lá está como
estágio pra lá
então todos os pontos dessa frente de
onda aqui ó
formam com ondas secundárias e cada uma
delas se propagando galera assim ó ó
interessante
então imagina isso pra todos os pontos
assim ó para todos os povos
então com isso você vai ter à frente
onda viajando ela tá ok vai ser definida
ó imagine que corresponde ao cumprimento
de uma lambida aqui vai ser definida a
friend onda e assim vai pra todos os
pontos aqui eu posso fazer novamente e
assim vai
na verdade a galera esse é o chamado
princípio de raias fresnel porque teve
um francês chamado augustin já fresnel
próximo do ano de 1800
ele melhorou um pouco que o órgão já
havia dito tá porquê porque hogs um
princípio de ordem segundo ele explicar
vá é não explicar muito bem o próprio
fenômeno da infração explicado o
fenômeno da reflexão da refração então
chamado princípio de rodinhas fresnel
esse sim é o completo que estou
apresentando pra você é legal o pessoal
então sai da frente aqui pra você fazer
aquele print espertos e copiar deixar
tudo anotado precisa também mas só até
passar por quatro algumas considerações
que eu quero fazer no saque ó primeira
coisa como eu disse né
lembrando que essa fenda tem que ser da
ordem eu esclarecia menor ou igual ao
lambida tem que ser da mesma ordem para
que esse nome ou seja é perceptível
tanto que quando eu disse a você que se
você está numa sala tem uma janela
aberta
tem alguém falando ali do lado de fora
você consegue escutar mas você não
consegue ver é porque o comprimento de
onda sonora é da ordem de metros né da
ordem do tamanho de uma janela o tamanho
de uma porta
já você não consegue ver porque a onda
luminosa que sai do corpo da pessoa né a
luz do sol incide sobre ela reflete ela
não consegue contornar isso aqui porque
porque a onda nós é muito pequenininha
por isso que eu usei aquele fio de
cabelo e o laser para mostrar a você né
a outra coisa a galera na época que
reyes fez esse princípio havia uma
dúvida muito grande
sobre a essência da luz se a luz era uma
onda cero uma partícula isaac newton é o
grande saque nilton das leis de newton
da lei da gravitação universal ele
imaginava defendia que a luz era
constituída por pequenas partículas
enquanto que o outro grupo de pessoas
defendiam que a luz era uma onda tá
então isso aqui foi dentro desse
contexto do então braço quadro
polarização de ondas vão ver que é um
fenômeno muito simples primeira coisa
importante que tenho de atacar pra você
meu querido meu querido a polarização de
ondas elas ocorrem ondas transversais
leva nós temos dois grandes grupos
as ondas transversais que oscilam por
exemplo na direção vertical e se
propagou na direção horizontal
transversal e as ondas longitudinais por
exemplo elas oscilam na direção
horizontal e se propagam a direção
horizontal nela nossas primeiras aulas
muito bem isso aqui a polarização ocorre
apenas em ondas transversais e têxteis e
mais crucial em ondas trans transversais
ou seja o som que é uma onda
longitudinal não é uma onda polariza
viveu não é possível você popularizar
essa onda tudo bem legal e que quer
polarizar ou muito simples imagine que
eu tenho uma corda
eu pego essa corda galera e conecta essa
corda numa máquina e essa máquina e se
motorzinho laboratório difícil a gente
faz isso com facilidade
essa máquina começa a vacilar assim ó
por exemplo pra cima pra baixo só que
ela oscila para cima e para baixo e
depois horizontal
depois inclinado time ele faz uma série
de movimentos assim oscilando muito que
você vai ter você vai ter uma onda
gerada aqui nessa corda que tem as
várias direções de oscilação
então gente que nós vamos fazer nós
vamos colocar aqui uma coisa nós
chamamos de polarizador o caso de uma
corda você pode imaginar que você tenha
uma grade que ó também chamada de garfo
uma grade que permite a passagem apenas
daquelas ondas é claro que isso aqui é
bem estar e tinha nem forma esquemática
vai permitir a passagem apenas
as ondas estão nessa direção então até
aqui chegou a onda oscilando de todas as
formas tanto azar
só que vai passar apenas as ondas que
estão oscilando na direção da
polarização aqui entendeu que vai passar
por meio dessa grade apenas a corda
nessa direção em grama funciona
agora se nós chamamos esse cara aqui de
polarizador ó esse cara é o povo lá
escalera o polaris a dor
bom tudo bem mas só passou essa certo e
para a luz goró galera pra usar algo
semelhante à luz ela tem nas suas
direcções da seleção alunos nacionais de
luz natural elas não são polarizadas
normalmente elas têm direção de
oscilação para tudo que é lado
então você tem aqui essa onda que se
propaga nessa direção por exemplo
aí eu pego aqui coloco um filtro
polarizador tá filtro polarizador para
os bon ao colocar esse filtro
polarizador aqui pra luz que vai
acontecer agora ele vai permitir passar
apenas a luz que está na direção da
polarização tron ó de forma esquemática
aquela ali só vai passar essa da
direcção da atualização a e se eu pegar
e colocar um outro que é a gente que eu
coloco em outro aqui ó
só que assim agora tá bom perpendicular
à essa incidência que tá que vai
acontecer não vai passar nada nessa
região aqui ó
após este segundo não vai ter nada na
verdade você quiser colocar um
analisador aqui também você pode né
você pode criar uma outra grade como
essa um outro lugar ficou como esse e
colocá lo aqui ó perpendicular à
propagação não vai passar nada de onda
entendeu minha querida meu querido é
assim que funciona inclusive é muito
utilizado pocos que tem uma lente
chamada de polaroid se eu falar o aos
polaroids que eles fazem eles fazem
exatamente isso né ele impede a passagem
de um certo grupo de ondas por
polarização tá bom
sai da frente da loja da um pause da um
print copia simples e esse assunto né
o que nós vamos fazer agora vamos fazer
alguns exercícios essa primeira questão
que eu nem diz assim ó ao diminuir o
tamanho de um orifício atravessado por
um feixe de luz
passa menos luz por intervalos de tempo
e próximo da situação de completo
fechamento difícil
verifica-se que a luz apresenta um
comportamento como ilustrado das figuras
sabe se que o som dentro de suas
particularidades também pode se
comportar dessa forma
note gente olha a figura de cima o
buraco era grande foi fechando fechando
a yoki está espalhando né que é isso
gente
fenômeno da difração né quando o
edifício ficou da ordem de comprimento
de onda da luz ocorreu o fenômeno da
difração bom continuar a leitura
enquanto as situações a seguir está
representado fenômeno descrito no texto
ele não deu o nome mas é isso né letra
ao se esconder atrás de um muro um
menino ouve a conversa de seus colegas
claro a gente ao esconder atrás de um
muro e uma pessoas ouve a conversa sim
ver as pessoas não porque porque a onda
sonora com torna um obstáculo a um dos
ora com contorno obstáculo mas a onda
luminosa não então respostas exercício
aletrar não é então a foto falou ó
tranqüilo na galera exercício número um
da aula de hoje
essa é a receita da aula de hoje em
resposta à letra fenômeno dar de
infração da aula assistida hoje você
entende bacaninha a caminho
a questão número dois ao de hoje galera
segunda questão diz assim olha que
figura gente figura clássica né
um trem de ondas planas de comprimento
de onda lambida que se propaga para a
direita em uma cuba de água e incide um
obstáculo que apresenta uma fenda de
largura efe
ao passar pela fenda o trem de ondas
muda sua forma como se vê na fotografia
seguir aí galera ó clássico clássico
qual é o fenômeno físico que ocorre com
a onda quando ele passa pela fim da
deflação nos preços de referência
reflexão refração a galera resposta do
exercício que é entrar de novo embora
isso aí tanto falou a galera esse
exercício número 2 a resposta de trás de
novo
gente e depois de assistido essa aula
fica muito fácil resolver os exercícios
eu fico muito feliz pelo seu sucesso
está festejando os vídeos cresça em um
canal da folha você puder aqui o
professor levar ensino de alta qualidade
para todo mundo tá legal e eu deixo
descrição do vídeo link pra minha página
tem um espaço a com questões alto do
espaço gratuito do youtube e também tem
um link para o espaço da plataforma que
eu montei para conseguir manter uma teve
o projeto de lei mas sim de alta
qualidade para todo mundo também e
física matemática e química que é o
projeto no médio prazo legal da questão
no 3 mais uma galera essa questão no
trecho também que o enem diz assim nas
rodovias é comum motoristas terem a
visão ofuscada ao receberem a luz
refletida na água empossada mas falta
saber que essa luz adquire polarização
horizontal para solucionar esse problema
a possibilidade de o motorista utilizar
óculos de lentes com os instituidores
por filtros polarizadores olha que legal
as linhas nas lentes dos óculos
representam o eixo de popularização
dessas lentes quais são as lentes que
solucionam o problema descrito
olha aí as alternativas galera pensa um
pouco agora volta à los a galera
por coincidência a resposta a essa
questão também a letra não é não foi
planejado não de outubro e trará gente
ele nos disse que a luz é refletida na
poça d'água e ela fica polarizada e aí ó
uma polarização horizontal que vai
refletir aqui vai ter o olho da pessoa
então você precisa por uma lente aqui um
polarizador ó forma sistemática um
polarizador que bons a polarização
horizontal se põe por um polarizador com
as linhas de polarização na vertical vai
passar alguma coisa boa vai passar nada
né vai passar nada da onda política
resposta exercício é letra é legal
era então como todos os vídeos que os
seus links o link pra você cair na
playlist dessa aula nessas aulas
regulatória e resolução de exercícios
também tá bom eu sempre passa estou
fazendo a teoria pois o voto fazendo
vídeos em resolução de exercícios
bom galera torço muito pelo seu sucesso
tá bom muito obrigado tudo não sei fica
com deus e até mais fazer um recadinho
aqui gente recebeu centenas de mensagens
todos os dias no youtube instagram
facebook todas as mídias sociais
eu não consigo ler todas irá responder a
todas
tá então você que sim me entendesse
então por favor não fiquem chateados eu
não é responder a você tudo bem
muito obrigado por você fica com deus e
até mais valeu
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