Estuda as ondas eletromagnética em nível fundamental, estendendo-se na discussão os fenômenos ópticos do ponto de vista eletromagnético, além de introduzir o aluno na Física Moderna e complementar o estudo da Física Geral e Experimental que se iniciou com as disciplinas anteriores. Esta disciplina é fundamental para o estudo detalhado das equações de Maxwell e suas aplicações.
Conteúdo Programático:
1. Oscilações eletromagnéticas e circuitos de
corrente alternada
1.1 Oscilador LC (indutor-capacitor);
1.2 As trocas de energia do campo elétrico e
magnético;
1.3 O comportamento transitório de um circuito RL
em série;
1.4 As trocas de energias e o coeficiente de
qualidade “Q”;
1.5 O regime permanente de um circuito RLC série
com excitação senoidal;
1.6 Ressonância elétrica;
1.7 Potência média, fator de potência e valores
eficazes;
1.8 Retificação e filtragem ideal;
1.9 O transformador ideal.
2. As equações de Maxwell
2.1 As leis básicas da eletricidade e do magnetismo
no caso estacionário;
2.2 Generalizações da lei de Ampere;
2.3 As equações de Maxwell na forma integral;
2.4 Operadores diferenciais gradiente, divergente,
laplaciano e rotacional;
3. A onda eletromagnética
3.1 As equações de Maxwell na forma diferencial;
3.2 A equação diferencial da onda eletromagnética
no vácuo;
3.3 A solução onda plana harmônica e a velocidade
de propagação;
3.4 As relações entre os vetores E, B e o vetor de
onda K;
3.5 E espectro eletromagnético;
3.6 O vetor de Poyting, S;
3.7 A propagação nos meios dielétricos homogêneos;
3.8 O Índice de refração e a Lei de Snell;
4. Polarização
4.1 Polarização linear, circular e elíptica;
4.2 Polarizadores;
4.3 Polarização por reflexão;
4.4 Dupla refração.
5. A luz, natureza e propagação.
5.1 O espectro visível;
5.2 Comprovações experimentais da velocidade da
luz;
5.3 Noções de relatividade e teoria
eletromagnética;
5.4 A pressão de radiação;
5.5 O efeito Doppler.
6. Interferência
6.1 O experimento de Young;
6.2 Coerência;
6.3 Intensidade de ondas que se interferem;
6.4 Método fasorial;
6.5 Interferência em películas delgadas. Filtros de
interferência;
6.6 Interferômetros.
7. Difração
7.1 Difração e a teoria ondulatória da luz;
7.2 Difração por fendas simples e múltiplas;
7.3 Difração em orifícios critério de Rayleigh;
7.4 Rede de difração;
7.5 Difração de raios X Lei de Bragg.
8. A luz e a física quântica
8.1 Fontes de luz;
8.2 Radiação e cavidade. O corpo negro;
8.3 Descrição clássica. Lei de Wien e Rayleigh –
Jeans;
8.4 Descrição quântica. Lei de Planck;
8.5 O efeito fotoelétrico;
8.6 Teoria de Fóton de Einstein;
8.7 O campo Compton;
8.8 Os espectros de raias.
9. Ondas e partículas
9.1 O átomo de Bohr;
9.2 A hipótese de De Broglie;
9.3 O experimento de Davisson e Germer;
9.4 A mecânica ondulatória;
9.5 O processo de medida e o comportamento probabilístico;
Forma de avaliação de aprendizado:
A avaliação do estudante será feita por duas provas escritas individuais realizadas em sala de aula e hum seminário realizado em sala de aula.
Metodologia de Ensino:
A parte teórica da disciplina é apresentada em aulas expositivas com duração de duas horas aula, onde a teoria é desenvolvida e complementada com a resolução de alguns exercícios.
Bibliografia Recomendada:
Bibliografia básica:
1 - HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER,
Jearl. Fundamentos de física: Eletromagnetismo. 8. ed. Vol. 3. Rio de Janeiro,
RJ: LTC, c2009, Volume 3.
2 - HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER,
Jearl. Fundamentos de física: Ótica e Física Moderna. 8. ed. Vol. 3. Rio de
Janeiro, RJ: LTC, c2009, Volume 4.
3 - SEARS, Francis Weston; ZEMANSKY, Mark Waldo;
YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física 3: Eletromagnetismo. 12. ed. São
Paulo, SP: Pearson Addison-Wesley, Volume 3.
4 - SEARS, Francis Weston; ZEMANSKY, Mark Waldo;
YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física 4: Ótica e Física Moderna. 12. ed.
São Paulo, SP: Pearson Addison-Wesley, Volume 4.
5 - TIPLER, Paul Allen; MOSCA, Gene. Física para
cientistas e engenheiros: Eletricidade e Magnetismo, Óptica. 6. ed. Rio de
Janeiro, RJ: LTC, c2009, Volume 2.
6 - TIPLER, Paul Allen; MOSCA, Gene. Física para
cientistas e engenheiros: Mecânica Quântica, Relatividade e Estrutura da
Matéria. 6. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, c2009, Volume 3.
Bibliografia
complementar:
1 - NUSSENZVEIG, H. Moysés. Curso de física básica:
Eletromagnetismo. 4. ed. São Paulo, SP: E. Blücher, 2002, Volume 3.
2 - NUSSENZVEIG, H. Moysés. Curso de física básica:
Ótica, Relatividade e Física Quântica. 4. ed. São Paulo, SP: E. Blücher, 2002,
Volume 4.
3 - SERWAY, Raymond A.; JEWETT, John W. Física para
Cientistas e Engenheiros: Eletricidade e Magnetismo. 8. Ed. São Paulo, SP: Cengage
Learning, Volume 3.
4 - SERWAY, Raymond A.; JEWETT, John W. Física para
Cientistas e Engenheiros: Luz, Óptica e Física Moderna. 8. Ed. São Paulo, SP:
Cengage Learning, Volume 4.