Reconhecendo a necessidade de ter em conta, na abordagem do programa de Física, para além do raciocínio lógico do estudante, também os seus conceitos relativos a questões científicas, preconizou-se recentemente [1] o recurso a um inquérito como o meio mais adequado a caracterizar as concepções dos jovens e o significado por eles atribuído aos termos científicos. O texto do inquérito a que o presente trabalho se refere foi publicado na ref. [1], A metodologia aconselhada na secção «Considerações gerais» daquela referência não foi integralmente seguida em todas as questões. Com efeito, das respostas às duas últimas perguntas não foi elaborado um estudo tão completo como para as restantes, não só a fim de não alongar excessivamente o trabalho, mas também para evitar repetições maçadoras.

O tempo na teoria da relatividade restrita

Com o alvorecer do séc. XX, A. Einstein lança uma nova luz sobre o conceito de tempo, atribuindo-lhe um carácter relativo e dependente do observador, no quadro da sua teoria da relatividade restrita, publicada em 1905 com o título «Sobre a Electrodinâmica dos Corpos em Movimento». De acordo com Einstein, o intervalo de tempo entre dois acontecimentos, que ocorrem em pontos diferentes do espaço, não tem um valor absoluto e universal — como se admitia, no âmbito da física pré-relativista — mas, pelo contrário, é medido diferentemente por vários observadores (inerciais). Poderá haver mesmo situações onde a ordem de sucessão dos dois acontecimentos venha invertida ou casos onde eles sejam considerados simultâneos por um observador e não o sejam por outros. Estas dramáticas modificações em relação à física newtoniana, só se tornam apreciáveis quando os corpos se movimentam com velocidades que se aproximam da velocidade de propagação da luz no vácuo

• Delegação Regional do Porto
• Delegação Regional de Coimbra
• Delegação Regional de Lisboa
• Bolsas da Divisão de Física Nuclear e Partículas
• Divisão de Física de Matéria Condensada
• Sociedade Europeia de Física

Um ano após a sua invenção em 1960, o laser de rubi foi utilizado numa aplicação médica experimental — fotocoagulação da reem substituição da lâmpada de Xenon, usada na altura para esse fim. Abriu-se assim ao laser o campo da oftalmologia que se tornou a mais importante aplicação dos lasers em Medicina. Durante a década de 60, muitas tentativas foram feitas com o objectivo de conhecer os efeitos dos lasers sobre a matéria viva, com vista a novas aplicações, mas que tiveram aparentemente pouco sucesso. Nos anos 70, com o desenvolvimento de lasers contínuos de potências elevadas (até centenas de W) surgiram, além das oftalmológicas, as aplicações cirúrgicas que jamais deixaram de se desenvolver. Nessa altura, começaram a aparecer lasers com grande variedade de comprimentos de onda, o que facilitou o desenvolvimento de algumas aplicações terapêuticas por fotorradiação. No início dos anos 80 continua a verificar-se um grande interesse nos lasers oftalmológicos e cirúrgicos, com a introdução de lasers mais aperfeiçoados e sistemas mais fáceis de manusear e com maior precisão e fiabilidade.

No vasto campo da medicina, foi na ! oftalmologia que se começou a utilizar os raios laser, como técnica de rotina. Hoje, decorridas duas décadas de estudo, o campo da sua aplicação estendeu-se de tal modo que a laserterapia pode considerar-se uma subespecialidade da terapêutica ocular. A fotocoagulação iniciada na década de 50 por Meyer Schwikerath, consistia em queimar a retina por meio de um feixe de luz branca emitido por uma ampola de Xenon que, passando pela pupila, incidia sobre a película retiniana produzindo nela os seus efeitos térmicos. Nesse tempo a utilidade desta terapêutica era fundamentalmente para as lesões degenerativas que antecediam o descolamento de retina, para a retinopatia diabética e outras afecções vasculares. E quais as vantagens do laser de Argon, aparecido nos anos 70, sobre a luz branca do Xenon antes usado?

As características peculiares da radiação emitida por um laser conferem-lhe a singularidade de ser uma fonte de luz extremamente brilhante, muito mais brilhante que o Sol. A grandeza física que mede o brilho de uma fonte luminosa é a luminância, isto é, a potência luminosa que a fonte irradia por unidade de ângulo sólido.

O espectro do radiamento electromagnético vai desde os baixos valores das frequências — de centenas de Hertz — característicos das ondas radioeléctricas que asseguram as telecomunicações até aos valores de 1020 Hertz, as frequências dos raios cósmicos. A nossa percepção da existência destes radiamentos consegue-se por meio de detectores de que em dois ou três exemplos procuraremos mostrar a diversidade. As ondas radioeléctricas, na região espectral de 10 MHz até aos valores mais baixos utilizados nas radiocomunicações, podem ser estudadas em circuitos eléctricos projectados e construídos pelos engenheiros electrotécnicos. O radiamento infravermelho, na região espectral que vai de 1 pm a 50 pm, bem conhecida pelas suas propriedades coloríficas, é medida por intermédio de fenómenos de fotocondutividade. 

O desenvolvimento de sistemas laser a partir dos anos 60 para fins militares originou o aparecimento posterior de diversos sistemas de detecção remota com as mais variadas aplicações. De referir, por exemplo, a medição de poluentes atmosféricos e aquáticos, as previsões metereológicas, o pré-aviso de trovoadas e a segurança rodoviária. De um modo geral, detecção remota diz respeito tanto à detecção qualitativa como quantitativa de um dado parâmetro físico ou químico no ambiente. Isto permite melhorar significativamente não só a capacidade de inventariação dos recursos naturais como a de detecção de alterações na qualidade do ambiente. Mais ainda, permite influenciar decisões políticas e económicas quer a nível local quer nacional ou/e internacional.

Como é sabido, a invenção do laser veio despoletar um enorme interesse pela sua aplicação às telecomunicações. A enorme largura de banda disponível, pela utilização de frequências portadoras da ordem de 1014Hz, colocou o laser no foco das atenções dos especialistas desta área. Mas cedo se compreendeu que a propagação atmosférica de feixes laser não era, em geral, um processo conveniente, devido a múltiplos problemas (como atenuação, possibilidade de obstrução, etc.).

Em Metrologia uma das áreas mais significativas em volume de operações (Indústria, Ciência e Biomedicina) é a Metrologia dimensional. Sistemas metrológicos de tipo diverso: geométrico, radiométrico, interferométrico, difractivo, espectrométrico, citando apenas os de uso mais corrente, podem ser concebidos a partir da exploração de características geométricas e ondulatórias da radiação Laser.

Razões da técnica

A análise das formas de superfície é uma questão importante principalmente para o sector industrial no controlo de produção por forma expedita

Com o aparecimento do Laser surge um fenómeno inesperado: a imagem da superfície de um objecto iluminado por um Laser apresenta um granitado chamado granitado Laser (SPECKLE), cujas dimensões e distribuição espacial dependem do observador, da posição deste e dos níveis de iluminação. Apesar do granitado Laser estar intimamente associado à invenção do Laser, o estudo deste fenómeno iniciou-se muito antes. Consideremos uma superfície difusora e iluminada por uma fonte de luz coerente e cuja rugosidade é superior ao comprimento de onda da radiação utilizada. 

A utilização de ondas térmicas na análise não destrutiva de materiais é uma técnica recente que permite detectar e representar as características térmicas de uma amostra, quer à superfície, quer na região imediatamente subjacente. Nesta técnica são criadas ondas térmicas usando um feixe intenso de energia, habitualmente um laser ou um feixe de electrões, modulado em intensidade e focado na amostra.