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Nessa aula ser? apresentado e discutido o que ? luz por meio das representa??es dos alunos confrontadas com as conceitua??es aceitas cientificamente. Os conte?dos abordados nessa aula s?o:

• luz como forma de energia radiante
• dualidade onda part?cula
• propaga??o e velocidade da luz
• intera??oda luz com a mat?ria (cor dos objetos)

Por tratar-se de uma aula introdut?ria ao curso de ?ptica, essa aula n?o possui conceitos pr?vios que sejam especificamente trabalhados. Entretanto, ? adequado que o aluno possua uma ideia sobre o conceito de energia, o fen?meno da fotoss?ntese e a defini??o de velocidade m?dia.

aula 1 - painel (5 min)
O professor dever? come?ar o curso informando que o tema principal a ser abordado ? ?ptica. Numa primeira intera??o com os alunos, ? sugerido ao professor fazer um painel com as primeiras ideias que os alunos t?m sobre o assunto e que provavelmente ser?o estudados no curso. Nesse momento o professor pode perguntar "Quando eu falo ?ptica, o que passa pela sua cabe?a?" A fim de n?o perder nenhuma informa??o, o professor deve, nesse momento, listar as repostas dos alunos na lousa j? procurando agrup?-las em conceitos, instrumentos, fen?menos e outros (listar nessa categoria todas as palavras mencionadas pelos alunos que n?o se enquadram em nenhuma das outras categorias). As respostas dos alunos normalmente contemplam:

olho, luz, vis?o, ?culos, telesc?pio, l?mpada, laser, radia??o, ultravioleta, microondas, sol, reflexo (ou reflex?o), m?quina fotogr?fica, arco-?ris, calor, interruptor, etc...

Mesmo quando uma palavra mencionada por um aluno parecer n?o fazer sentido com o contexto da atividade, lembre-se que alguma rela??o foi estabelecida. Nesse caso, para que o aluno n?o seja exposto diante dos demais, ? sempre importante o professor perguntar ao aluno "Mas como isso que voc? disse tem rela??o com a ?ptica? Em que voc? est? pensando? Eu n?o entendi, voc? poderia me ajudar a compreender?" Quando o aluno explica a rela??o estabelecida, ele nos fornece pistas acerca dos seu interesses e das suas concep??es pr?vias sobre luz.
Embora n?o exista certo ou errado, uma possibilidade de agrupamento das respostas seria:

? conceitos: luz, calor, microondas, radia??o

? instrumentos: ?culos, olho, telesc?pio, m?quina fotogr?fica, laser, microondas, interruptor

? fen?menos: reflex?o, arco-?ris, vis?o,

? outros: interruptor, sol,

Perceba que as palavras foram, em alguns casos, classificadas em mais de um grupo. Importante, nesse momento, ? destacar como a luz permeia todas as palavras mencionadas.

Pergunta principal: o que ? luz? Embora n?o estejamos esperando uma resposta definitiva, comente com os alunos que vamos procurar esgotar as representa??es e possibilidades de entendimento sobre esse conceito.

aula 1 - imagens (10 min)
A seguir, mostre a apresenta??o (arquivo ppt ? oito imagens) com 8 figuras e pe?a que os alunos relacionem uma imagem determinada com a ideia que possuem de luz elaborando uma ?nica frase. Explique que voc? indicar? qual imagem dever? ser analisada por cada aluno. Com a finalidade de montar grupos de trabalhos para as atividades posteriores, proceda da seguinte forma:

imagem 1: alunos 1, 9, 17, 25, 33, ...

imagem 2: alunos 2, 10, 18, 26, 34, ...

imagem 3: alunos 3, 11, 19, 27, 35, ...

imagem 4: alunos 4, 12, 20, 28, 36, ...

imagem 5: alunos 5, 13, 21, 29, 37, ...

imagem 6: alunos 6, 14, 22, 30, 38, ...

imagem 7: alunos 7, 15, 23, 31, 39, ...

imagem 8: alunos 8, 16, 24, 32, 40, ...

Aten??o: num primeiro momento, os alunos devem analisar as imagens e produzir uma frase individualmente.

aula 1 - pequenos grupos (25 min)
Em seguida, re?na os alunos que analisaram as mesmas imagens em pequenos grupos (dependendo do n?mero de alunos, esses grupos podem conter entre 4 e 5 alunos) e pe?a que respondam coletivamente as perguntas:

O que ? Luz?
Como enxergamos?

As respostas podem ser em forma de texto e/ou desenhos, mas ? importante que possam ser comunicadas oral ou visualmente para o grupo todo.
Nos ?ltimos 5 minutos de aula, o professor dever? recolher as respostas elaboradas pelos grupos.

Em casa, o professor dever? analisar as respostas dadas e preparar sua exposi??o de s?ntese levando em considera??o as respostas dos grupos.

aula 2 - comunica??o oral (15 min)
Ao devolver as anota??es de cada grupo, o professor deve solicitar que cada grupo responda as perguntas formuladas na aula anterior para toda a turma. Exercite com os alunos a aten??o a resposta dada pelos grupos, informando que somente novas contribui??es dever?o ser dadas ? medida que os grupos comunicam suas respostas.

aula 2 - exposi??o de s?ntese (30 min)
Nesse momento da aula, o professor dever? realizar uma s?ntese das discuss?es acontecidas anteriormente, sistematizando na lousa, por exemplo, ideias, conceitos, defini??es que considerar pertinentes ao contexto da aula desenvolvida. Os temas sugeridos para discuss?o s?o:

? luz como forma de energia radiante
A luz ? uma onda eletromagn?tica que transporta energia facilmente detect?vel. Basta ficarmos expostos ? luz solar por alguns minutos para percebermos um aumento de temperatura na pele e at?, dependendo do tempo de exposi??o, danos a ela como queimaduras e desconfortos. Essa energia transportada, quando incide num vegetal, possibilita a fotoss?ntese nas plantas. Numa calculadora solar, alimenta as c?lulas fotovoltaicas que transformam luz em energia el?trica.
A palavra radiante se refere ? composi??o de luz por um conjunto de radia??es (espectro eletromagn?tico ? usar a figura Espectro eletromagn?tico (http://www.sobiologia.com.br/figuras/oitava_serie/ondas5.gif)
dividindo-se em vis?vel (cores observadas na forma??o do arco-?ris ? freq??ncias para as quais o olho humano possui sensibilidade) e invis?veis (raios gama, raios x, ultravioleta, infravermelho, microondas e ondas de r?dio, por exemplo). ? importante mencionar que cada radia??o ? caracterizada por uma freq??ncia e que as radia??es de maiores freq??ncias tamb?m s?o as que transportam maiores quantidades de energia. Comentar os maiores riscos associados ?s radia??es ionizantes e a rela??o com o tempo de exposi??o tamb?m ? relevante. Nesse momento ? indicado proceder a leitura do texto luz e cor (aluno) dispon?vel em http://pt.wikipedia.org/wiki/Cor
aula 3 ? exposi??o de s?ntese (45 min)

? propaga??o e velocidade da luz
A luz s? existe em movimento. Quando emitida pelo Sol, leva, cerca de, 8 minutos para atingir a superf?cie da Terra e percorrer os 150 000 000 km de dist?ncia m?dia entre nosso planeta e nossa maior estrela. Sua velocidade no v?cuo ? de, aproximadamente, 300 000 km/s. O ano-luz (cerca de 10 quatrilh?es de metros) ? a dist?ncia que a luz percorre com sua enorme velocidade no intervalo de tempo de um ano (aproximadamente 32 milh?es de segundos).

? efeito fotoel?trico e o comportamento corpuscular da luz
Quando luz incide sobre uma superf?cie met?lica, pode ocorrer a eje??o de el?trons dependendo do material que constitui a placa e da freq??ncia da radia??o incidente. Esse fen?meno foi explicado por Einstein ao propor que a luz fosse quantizada, isto ?, composta de pacotes de energia (que mais tarde receberiam o nome de f?tons). Cada f?ton individualmente transporta uma quantidade de energia (proporcional a sua freq??ncia) que ? transferida ao el?tron da placa met?lica a cada intera??o. Quando a energia transferida for superior a energia de liga??o do el?tron, este ? ejetado. Caso contr?rio, a energia ? absorvida pela placa aumentando sua temperatura. Quando a intensidade da luz ? aumentada, ocorre um aumento na quantidade de f?tons, mas n?o aumenta a energia individual deles. Existe uma simula??o ideal para ilustrar o efeito fotoel?trico (http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Photoelectric_Effect) no PHET (reposit?rio de objetos de aprendizagem da Universidade do Colorado). Recomendamos que a simula??o efeito fotoel?trico seja utilizada nesse momento:

1. mostre o site do PHET e comente como est?o organizadas as simula??es;

2. identifique os comandos: intensidade, freq??ncia, placa met?lica, op??es de gr?ficos, pause, play e step, feixe de luz ou f?tons;

3. coloque a intensidade em 10% e escolha radia??o vermelha ? perceba que nenhum el?tron foi ejetado;

4. aumenta a intensidade at? 100% e continue observando que nenhum el?tron foi ejetado;

5. retorne as condi??es do item 3;

6. ajuste a freq??ncia para cor violeta e perceba o n?mero de el?trons ejetados;

7. aumente suavemente a intensidade e perceba o que acontece com o n?mero de el?trons ejetados.

8. Organize esse exemplo de conserva??o de energia pedindo aos alunos que estejam atentos a freq??ncia do f?ton incidente e a velocidade com que os el?trons deixam a placa. Comente que para a rela??o ficar balanceada energeticamente, ? preciso levar em considera??o a fun??o trabalho para ?arrancar? o el?tron do metal.

Sugira, como tarefa que os alunos continuem a ?brincar? com a simula??o em casa propondo o seguinte desafio:
A energia do f?ton incidente ? proporcional a sua freq??ncia. Devido ao princ?pio de conserva??o da energia, toda energia do f?ton incidente deve ser utilizada para ?arrancar? o el?tron das liga??es que o mant?m preso a placa (fun??o trabalho) e o acelerar em dire??o a outra placa (energia cin?tica). Sabendo isso, descubra qual a m?xima freq??ncia que deve ter o f?ton incidente para que o el?tron n?o deixe a placa. Se ajudar, proponha que ele descubra qual a menor freq??ncia para que ainda exista um el?tron ejetado. As respostas para a placa de s?dio s?o, respectivamente, 541 nm e 538 nm. Pergunte tamb?m se alterar a intensidade interfere na resposta obtida.

? intera??o da luz com a mat?ria (cor dos objetos)
A percep??o das cores refletidas pelos objetos pode ser explicada pela composi??o da luz solar (luz branca, poli-crom?tica) em radia??es de freq??ncias diferentes de forma que cada uma delas corresponda a uma determinada cor. As cores prim?rias para a luz s?o verde, vermelho e o azul. Todas as cores que observamos resultam do est?mulo dessas radia??es nas c?lulas sens?veis que se localizam no interior do olho, sobre a retina. Quando vemos um objeto verde, significa que ocorre uma reflex?o seletiva da luz branca incidente de forma que a radia??o de freq??ncia correspondente a luz verde se propague do objeto at? o interior do nosso olho. Se por caso, o objeto verde for iluminado por luz vermelha, enxergaremos o objeto escuro, pois nesse caso n?o h? luz verde incidindo e, portanto, n?o haver? luz verde refletindo. Desta forma, a retina n?o ser? impressionada e, portanto n?o veremos o objeto. Recomendamos aqui outra simula??o do (http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Color_Vision) PHET - cores da vis?o . Se o professor tiver a disposi??o uma sala de inform?tica que acomode, no m?ximo, dois alunos por micro computador, ? ideal que o fa?a. Caso isso n?o seja poss?vel, passe o endere?o eletr?nico aos alunos para que realizem a atividade em casa:

1. ? importante adquirir intimidade com os comandos. Na aba RGB Bulbs: altere as barras de intensidade e perceba o que acontece. Alterne para aba Single Bulb: desligue o filtro, perceba o que acontece e ligue novamente; mova o slider do filtro de cor e perceba o que acontece. Alterne (no menu a direita) para fonte monocrom?tica; altere a cor da fonte experimentando diferentes cores com diferentes filtros.
Usando agora todo o potencial da simula??o, responda as quest?es abaixo:

2. Que combina??o de cores nos permite enxergar:
a. Branco?
b. Amarelo?
c. Rosa?
d. Roxo?

D? sua resposta da forma mais clara poss?vel, isto ?, como se algu?m fosse repetir o procedimento para obter o mesmo resultado. Informe, com a maior precis?o poss?vel, a posi??o de cada slider quando for o caso.

textos

efeito fotoel?trico (aluno) http://www.if.ufrgs.br/einstein/efeitofotoeletricodescoberta.html

efeito fotoel?trico (professor) http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol3/Num1/a08.pdf

luz e cor (professor) http://www.if.ufrj.br/teaching/luz/cor.html

luz e cor (aluno) http://pt.wikipedia.org/wiki/Cor

luz (professor) http://ciencia.hsw.uol.com.br/luz.htm
(escolher quais cap?tulos devem ser lidos com os alunos ? s?o 16 ao todo, incluindo outras refer?ncias)

Leituras do GREF ?ptica http://cenp.edunet.sp.gov.br/fisica/gref/optica.aspx

(escolher quais leituras ser?o sugeridas aos alunos)

Imagens
Espectro eletromagn?tico http://www.sobiologia.com.br/figuras/oitava_serie/ondas5.gif

dispers?o da luz http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/luz/imagens/luz-fundamentos-teoricos-1.gif

Nessa aula, o professor dever? realizar o processo de avalia??o oferecendo ao aluno a possibilidade de produzir conhecimento relacionando tudo a que foi submetido anteriormente. com leituras de novos textos sobre o assunto a fim de organizar os saberes na forma de texto/imagem (produ??o pr?pria) que poder? culminar numa mostra de pain?is ou na constru??o de um blog (caso o professor tenha dom?nio dessa ferramenta digital). Ser?o oferecidos 8 temas sendo um para cada grupo, a fim de que seja produzida uma pergunta e uma resposta (ambas elaboradas pelos alunos) decorrente do tema proposto.
tema 1 - daltonismo
tema 2 ? arco-?ris
tema 3 ? cones e bastonetes
tema 4 ? vis?o noturna
tema 5 - ultravioleta
tema 6 - infravermelho
tema 7 - fosforesc?ncia
tema 8 - microonda