Aplicações lasers no ensino secundário

Abstract

Tem-se assistido nos últimos anos a importantes desenvolvimentos na investigação científica e pedagógica na área da óptica e lasers. Em particular, a utilização da radiação laser tem aberto novas perspectivas nas mais diversas áreas do ensino. No âmbito desta tese foi feito um estudo dos lasers He-Ne e dos lasers semicondutores, e das suas potenciais aplicações no ensino secundário, numa vertente multidisciplinar. Deste modo, neste trabalho pretendeu-se desenvolver experiências que tenham por base a radiação laser que possam vir a ser utilizados numa estratégia de ensino experimental, a um nível curricular e/ou extracurricular. Diversos estudos revelam que os alunos optam cada vez menos pelo prosseguimento de estudos na área da Física. São aqui apresentados alguns motivos deste desinteresse, bem como o que tem sido feito para inverter esta situação. O estudo desta tese vem ao encontro dos esforços que ultimamente se têm sido desenvolvidos para motivar os alunos a gostar e aprender Física. Numa primeira parte faz-se um estudo acerca da radiação laser e questões afins. Este estudo serviu de suporte para a segunda parte da tese onde são apresentados diversas experiências que têm por base a radiação laser. Estas estão divididas em dois tipos: experiências laser I e experiências laser II. As experiências laser I permitem determinar o valor de uma determinada grandeza: “Triangulação laser”, “Determinação da velocidade da luz”, “Estudo da transmitância” e “Cintilação e a frequência crítica de fusão”. As experiências laser II permitem ilustrar determinados fenómenos: “Código de barras”, “Luz- ondas longitudinais ou transversais?”, “Transmissão de som através da radiação laser”, “Guias de luz”, “Gradiente do índice de refracção”, “Figuras de Lissajous com um laser” e “Composição óptica de dois movimentos circulares”. As actividades propostas têm em vista não só familiarizar professores e alunos com a tecnologia laser, bem como envolvê-los em investigações científicas tendo por base a experimentação, e ainda fazer a ligação ciência, tecnologia e sociedade.

In the past few years, there have been major developments in scientific and pedagogical research in optics and lasers. Particularly, the use of laser radiation has opened new perspectives in several distinct teaching areas. The present work concerns a study of He-Ne and semiconductor lasers, as well as their potential use in secondary teaching, in a multidisciplinary way. It was intended to develop laser systems that could later be used in experimental teaching strategies, in a curricular or extracurricular level. Several researches show that students are increasingly choosing not to follow their academic studies in a Physics domain. Some of the reasons for this uninteresting are hereby presented, as well as some of the efforts that have been carried out in order to overcome the situation. One of the main goals for this work was presenting a contribution to motivating the study of Physics. In the first part, a study was made on laser radiation and related matters. This was the starting point to the second part of the thesis, where several laser radiation experiences are described. They have been divided in two separate kinds: laser experiences I and laser experiences II. Laser experiences I allow us to determine the value of a certain measure: “Laser triangulation”, “Light velocity measure”, “Transmittance study”, “Scintillation and the fusion critical frequency”. Laser experiences II enable the illustration of a number of phenomena: “Bar code”, “Light – longitudinal or transversal waves?”, “Laser radiation based sound transmission”, “Light guides”, “Refraction index gradient”, “Lissajous´ figures with lasers”, “Optical arrangement of two circular movements”. The proposed activities are meant to help teachers and students getting acquainted with laser technology, as well as involving them in scientific research based on experimental work, and also promoting the science, technology and society connection.