A amplitude das ondas eletromagnéticas
31 de agosto, 2014 às 11:21 | Postado em Eletromagnetismo, Mecânica quântica, Ondas eletromagnéticas, Radiação
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Bem, nem sou aluno de vocês nem nada, na verdade sou formado em C. Contábeis lá da UNISC, mas tem uma coisa que não entendo já procurei bem procurado mesmo mas não consigo encontrar que é sobre ondas eletromagnéticas:
Sei que o que define o tipo de onda é a frequência dela, das ondas de rádios ao raio gama. Sei que o vermelho tem frequência menor que azul e por conseguinte maior comprimento e que a luz que vemos é apenas uma pequena parte do espectro. Mas agora onde raios entra a amplitude? Sei que a modulação da amplitude das ondas eletromagnéticas é utilizada para transmissão em AM. Mas o que exatamente está ocorrendo? Essa oscilação dos campos EM ocorre no meio ‘físico’? Amplitude tem haver com a energia da onda? Considerando 2 feixes de luz na mesma frequência mas amplitudes diferentes o que ocorre? O feixe com maior amp. será mais ‘visível’/forte? A interação com os átomos se dará igual, ou seja, os níveis de energia dos elétrons de 2 átomos diferentes (um para cada feixe) no caminho destas ondas vão receber pacotes de energia diferentes?
A amplitude das ondas das ondas eletromagnéticas está relacionada à INTENSIDADE da radiação (intensidade da radiação é potência transportada pela onda por unidade de área). Por exemplo, se compararmos dois feixes de luz violeta, portanto com a mesma frequência, o feixe constituído por radiação com maior amplitude será mais INTENSO do que o outro. Ou seja, transportará uma potência eletromagnética maior sobre a mesma área iluminada por ambos os feixes.
Se recebermos na retina ambos os feixes, o mais intenso se apresentará para nós como mais brilhante.
De acordo com a teoria fotônica da radiação eletromagnética, o feixe com maior amplitude, portanto mais intenso, “bombardeará” a mesma área iluminada com um número maior de fótons na unidade de tempo; entretanto os fótons individualmente transportarão a mesma energia. Desta forma a absorção de um fóton de qualquer um dos dois feixes por um átomo produzirá o mesmo efeito no átomo.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
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Mas digamos que seja um único fóton, ambos de mesma frequência, porém com amplitude diferente. O foton de maior amplitude transporta mais energia?
O conceito de amplitude, que é originário da teoria ondulatória, não se aplica a um fóton individualmente. A amplitude da radiação eletromagnética depende da quantidade de fótons.
Como calculo o valor da energia de uma onda considerando comprimento e amplitude? Se uso a fórmula hf, não entra na questão a amplitude. Eis a minha dúvida.
A equação E=hf fornece a energia de um fóton. A amplitude da onda eletromagnética está relacionada com o número de fótons que constituem a onda.
Considere o espectro eletromagnético no sentido do aumento do comprimento de onda, a amplitude será constante?
Nada se pode afirmar sobre a amplitude a partir da frequência. São características independentes.
“De acordo com a teoria fotônica da radiação eletromagnética, o feixe com maior amplitude, portanto mais intenso, “bombardeará” a mesma área iluminada com um número maior de fótons na unidade de tempo; entretanto os fótons individualmente transportarão a mesma energia. Portanto a absorção de um fóton de qualquer um dos dois feixes por um átomo produzirá o mesmo efeito no átomo.” De acordo com esse trecho então , subtende-se que a a onda com maior amplitude é mais energética então? já que os fótons INDIVIDUALMENTE transportarão a mesma energia , e a com maior amplitude vai “oferecer mais fótons” no mesmo intervalo de tempo. Logo essa fornece mais energia ?” Por exemplo uma onda B fornece 3 fótons e uma onda A fornece 6 fótons, logo a onda A forneceu mais energia?
Sim, se que a frequência é a mesma o feixe mais intenso será aquele que tem maior quantidade de fótons.
“Ou seja, transportará uma potência eletromagnética maior sobre a mesma área iluminada por ambos os feixes.”
Quando se afirma que existe uma potência maior por parte da onda de maior intensidade, infere-se que essa possui maior energia também, certo?
“a mesma área iluminada com um número maior de fótons na unidade de tempo; entretanto os fótons individualmente transportarão a mesma energia. ”
A mesma premissa pode ser notada aqui. Se a luz de maior intensidade “bombardeará” a mesma área com um número maior de fótons (mesmo sabendo que os fótons estão transportando a mesma energia, se a quantidade desses é maior, a soma final da energia também será), logo, essa luz(onda) possui maior energia, certo?
Logo, conclui-se que a intensidade está relacionada à energia da onda.
Portanto, se a energia está diretamente relacionada à frequência(fator determinante na ejeção dos elétrons), por que a intensidade de uma onda não é determinante também para que ocorra essa ejeção? E por que a energia cinética do elétron não se altera independentemente da intensidade da onda?
Havendo mais fótons, mais elétrons será ejetados. Mas se os fótons estão associados à mesma frequência, os elétrons ejetados em maior número terão todos a mesma energia cinética. O efeito fotoelétrico não é explicável sem a teoria fotônica da luz.
Senhor Mestre Lang, querido. Muito obrigado pela suas respostas. Me ajudou infinito estou aqui em casas em Minas até as 3h da manhã procurando respostas que foram respondidas sabiamente. AHHHH obrigado.
Posso dormir em paz. Se eu te encontrar, lhe pago uma breja!!!! Muito obrigadooo. Salvou infinito.