09/12/2010
Edson Luis Nunes, Daniel Rodrigues Ventura, José Ângelo de Faria
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
---|---|---|
Ensino Médio | Física | Som, imagem e informação |
Educação de Jovens e Adultos - 1º ciclo | Estudo da Sociedade e da Natureza | Seres humanos e o meio ambiente |
--Decompor a luz.
--Diferenciar as cores em função de frequência.
--Identificar cromaticidade e propriedades da velocidade da luz.
Princípio da propagação retilínea da luz, conceitos básicos para o estudo de óptica geométrica, reflexão da luz, refração da luz.
O professor deve levar para sala de aula quantos prismas conseguir. O ideal seria um prisma para cada grupo de 5 alunos. Peça aos alunos, na aula anterior a esta, que levem uma lanterna pequena para sala.
Comece a aula definindo luz monocromática e luz policromática. Depois explique que a luz branca é a luz policromática que contém todas as frequências.
ATIVIDADE 1:
Apresente para eles a Figura 1 (Fonte: http://static.infoescola.com/wp-content/uploads/2010/01/art32_fig04_dispersao_da_luz.JPG). Ela representa a experiência do prisma de dispersão de Newton (apenas a nível de curiosidade diga que ela está entre as dez mais importantes da história da física).
(Figura 1: Dispersão da luz branca)
Relembre o conceito de refração da luz e mencione o fato de que cada frequência percebe, para um mesmo meio, um índice de refração distinto, em outras palavras, quanto maior a frequência de uma onda eletromagnética, maior o índice de refração do meio para ela e portanto, maior o desvio sofrido pela luz daquela frequência. Isto é que explica a dispersão. Explique então a figura relacionando o desvio sofrido por cada frequência em função do índice de refração para aquela frequência.
Apresente agora a animação da Figura 2 (Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Light_dispersion_conceptual_waves.gif). Nela, o fenômeno da dispersão fica muito claro e pode ser melhor visualizado do que apenas na figura estática vista anteriormente.
(Figura 2: Animação - Prisma de dispersão)
Agora, peça para que façam grupos de maneira que cada grupo receba um prisma. Oriente-os a se posicionarem próximos da parede de modo que esta seja usada como anteparo. Ensine-os a usarem o prisma de dispersão. Peça para que decomponham a luz e contem quantas cores diferentes eles vêm. Pode variar de acordo com as lanternas e com os prismas, mas não diga isto a eles. Pergunte então o porque da diferença. Se ninguém conseguir chegar na resposta, diga e exemplifique com prismas diferentes e lanternas diferentes, que a diferença é no material usado.
ATIVIDADE 2:
Agora apresente para eles a Figura 3. Explique que, além da dispersão dentro do prisma, pode-se observar nela que cada frequência tem um comportamento distinto das demais dentro dele.
(Figura 3: Animação - Prisma de dispersão - Dentro do prisma)
Apresente então a animação 2. (Fonte: http://www.wainet.ne.jp/~yuasa/flash/Prism.swf). Nela um outro aspecto pode ser observado. Ele diz respeito a velocidade com que cada frequência distinta atravessa o prisma. Pode-se ver que a vermelha atravessa mais depressa e a violeta mais devagar. Pergunte para eles o porque. Peça para que levem em consideração a explicação dada anteriormente sobre diferentes índices de refração para cada uma cores. Deixem que procurem livremente pela resposta por cerca de 5 minutos. Se alguém responder parabenize-o. Senão, responda que o índice de refração também tem influência direta na velocidade de cada frequência distinta, sendo que quanto maior a frequência, maior índice de refração para ela e portanto menor sua velocidade dentro do prisma.
ATIVIDADE 3:
Por fim, faça com que se reúnam em grupos de 5 alunos. Eles devem discutir, com base nas figuras e animações apresentadas anteriormente, os seguintes questionamentos:
1) qual a relação entre cor (ou cromaticidade) e frequência?
2) qual a relação entre frequência e índice de refração do meio?
3) qual a relação entre índice de refração do meio e velocidade da luz?
4) qual a diferença entre a luz branca, policromática, e as outras luzes policromáticas? (oriente-os que, para responder a pergunta 4 eles devem se basear na Figura 4 – Fonte: http://omnis.if.ufrj.br/~coelho/DI/Image25.gif, e no aprendizado que tiveram sobre manipulação de tintas, por mistura, quando nas escolas de base...).
(Figura 4 - Mistura de Cores)
O professor deve supervisionar as discussões, sempre respondendo às dúvidas, com o objetivo de corrigir distorções no raciocínio. Após cada uma das perguntas ser respondida corretamente, mesmo que uma por cada grupo distinto, o professor deve ir para o quadro, dar uma resposta curta e objetiva para cada uma delas e permitir que seja copiado por todos os alunos.
Conclua a aula dizendo que o estudo destas propriedades da luz é muito importante para o nosso dia a dia pois um dos aparelhos mais comuns que temos em casa, que é a televisão, utiliza muito do conhecimento que temos sobre a luz para funcionar corretamente.
Aprenda mais sobre a luz:
Educar: http://educar.sc.usp.br/otica/luz.htm
Omnis: http://omnis.if.ufrj.br/~coelho/DI/texto.html
IF-UFRJ: http://www.if.ufrj.br/teaching/luz/cor.html
Wikipedia: http://pt.wikipedia.org/wiki/Luz
NEWTON, V.B; HELOU, R.D.; GUALTER, J.B. Tópicos de Física 2 – Termologia, Ondulatória e Óptica. São Paulo: Editora Saraiva, Vol. 2, 448p., 18a Ed., 2007.
Elabore questões apenas conceituais sobre o assunto. A realização de cálculos será possível após as aulas seguintes. Explore muito a relação entre cor e frequência, bem a relação entre frequência, índice de refração e velocidade de propagação da luz num determinado meio.
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