Discutimos, nesse trabalho, aspectos das dimensões fenomenológica e teórica do conhecimento físico e o papel dos modelos como ponte unificadora dessas duas facetas do conhecimento. No âmbito do ensino, percebemos que as teorias ensinadas são muito pouco relacionadas aos fenômenos que permeiam o cotidiano dos alunos. Por isso, enfatizamos a importância do uso de modelos como instrumentos capazes de promover uma ligação entre o mundo abstrato, representado pelas teorias e o mundo palpável, representado pelos fenômenos. Discutimos, também, essas dimensões separadamente, com o propósito de ressaltar que muitas das dificuldades do ensino de física têm origem na epistemologia. Com o objetivo de dar realidade à infinidade de nuances que o conhecimento físico contempla, na segunda parte desse trabalho, confeccionamos um texto abordando a interação de ondas eletromagnéticas com a matéria, voltado para estudantes de graduação. Esse tema foi explorado com o auxílio de um modelo, chamado modelo de Drude, no qual a teoria do eletromagnetismo, representada pelas equações de Maxwell, é adaptada às características de um metal. Nesse texto didático procuramos explicitar, da maneira mais clara possível, as ligações entre idéias físicas e o mundo real, de modo a possibilitar que os estudantes venham a ter uma relação mais nova, rica e bonita com a física. / In this work we discuss both phenomenological and theoretical aspects of knowledge in Physics and the role of models as bridges between them. As far as teaching is concerned, we remark that the theories taught to students normally bear very little relation with phenomena in dayly life. Therefore we emphasize the need of using models as tools in order to promote meaningful links between the abstract world represented by theories and the real world, represented by phenomena. We discuss separately each of these dimensions, with the purpose of stressing that many of the difficulties in teaching Physics have their origin in epistemology. In the second part of this work we produce a pedagogical text dealing with the interaction between electromagnetic waves and matter, in order to realize the many faces that physical knowledge may have. This subject was approached with the help a model, known as Drude model, in which electromagnetic theory, represented by Maxwell equations, is adapted to the features of a metal. In this text we have tried to make explicit, as clearly as possible, the links between physical ideas and the real world, so that students may develop a new, rich and beautiful relationship with Physics.

Discutimos, nesse trabalho, aspectos das dimensões fenomenológica e teórica do conhecimento físico e o papel dos modelos como ponte unificadora dessas duas facetas do conhecimento. No âmbito do ensino, percebemos que as teorias ensinadas são muito pouco relacionadas aos fenômenos que permeiam o cotidiano dos alunos. Por isso, enfatizamos a importância do uso de modelos como instrumentos capazes de promover uma ligação entre o mundo abstrato, representado pelas teorias e o mundo palpável, representado pelos fenômenos. Discutimos, também, essas dimensões separadamente, com o propósito de ressaltar que muitas das dificuldades do ensino de física têm origem na epistemologia. Com o objetivo de dar realidade à infinidade de nuances que o conhecimento físico contempla, na segunda parte desse trabalho, confeccionamos um texto abordando a interação de ondas eletromagnéticas com a matéria, voltado para estudantes de graduação. Esse tema foi explorado com o auxílio de um modelo, chamado modelo de Drude, no qual a teoria do eletromagnetismo, representada pelas equações de Maxwell, é adaptada às características de um metal. Nesse texto didático procuramos explicitar, da maneira mais clara possível, as ligações entre idéias físicas e o mundo real, de modo a possibilitar que os estudantes venham a ter uma relação mais nova, rica e bonita com a física. / In this work we discuss both phenomenological and theoretical aspects of knowledge in Physics and the role of models as bridges between them. As far as teaching is concerned, we remark that the theories taught to students normally bear very little relation with phenomena in dayly life. Therefore we emphasize the need of using models as tools in order to promote meaningful links between the abstract world represented by theories and the real world, represented by phenomena. We discuss separately each of these dimensions, with the purpose of stressing that many of the difficulties in teaching Physics have their origin in epistemology. In the second part of this work we produce a pedagogical text dealing with the interaction between electromagnetic waves and matter, in order to realize the many faces that physical knowledge may have. This subject was approached with the help a model, known as Drude model, in which electromagnetic theory, represented by Maxwell equations, is adapted to the features of a metal. In this text we have tried to make explicit, as clearly as possible, the links between physical ideas and the real world, so that students may develop a new, rich and beautiful relationship with Physics.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-04-24T22:21:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-04-29T15:25:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-29T15:25:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoAlgoritmoComputacional.pdf: 1177006 bytes, checksum: 819ac77a9d88b4c93e2ba222d3cee8d6 (MD5) Previous issue date: 2012 / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo computacional para análise do espalhamento eletromagnético de nanoestruturas plasmônicas isoladas. O Método dos Momentos tridimensional (MoM-3D) foi utilizado para resolver numericamente a equação integral do campo elétrico, e o modelo de Lorentz-Drude foi usado para representar a permissividade complexa das nanoestruturas metálicas. Baseado nesta modelagem matemática, um algoritmo computacional escrito em linguagem C foi desenvolvido. Como exemplo de aplicação e validação do código, dois problemas clássicos de espalhamento eletromagnético de nanopartículas metálicas foram analisados: nanoesfera e nanobarra, onde foram calculadas a resposta espectral e a distribuição do campo próximo. Os resultados obtidos foram comparados com resultados calculados por outros modelos e observou-se uma boa concordância e convergência entre eles. / This work presents the development of a computational algorithm for electromagnetic scattering analysis of isolated plasmonic nanostructures. The tridimensional Method of Moments (MoM-3D) was used to solve the electric field integral equation, and the Lorentz-Drude model was used to represent the complex permittivity of the metallic nanostructures. Based in this model, a computational algorithm written in C language was developed. As example of application and validation of the code, two classical electromagnetic scattering problems of metallic nanoparticles are analyzed: nanosphere and rectangular nanorod, where the spectral response and near-field distributions were calculated. The obtained results were compared with other models and a good agreement and convergence was observed.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luiz Antonio Alves.pdf: 4887074 bytes, checksum: 2921556dad24ae9311fe651e5a0ccdcf (MD5) Previous issue date: 2014-07-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Titanium nitride (TiN) films with niobium (Nb) addition (TiN[Nb], 0,01 < Nb/Ti < 0,15) were obtained by sputter deposition in a triode magnetron sputtering system from a mosaic target of titanium with niobium inserts at the erosion zone. The effects of Nb/Ti in surface morphology were analyzed by atomic force and confocal microscopy measurements. The reflectivities of the films with niobium incorporation are in agreement with the Drude-Lorentz model. The constants obtained by the fitting show an increase in plasma frequency and relaxation time with increased Nb/Ti ratio, indicating an increase in the number of charge carriers. The color parameters according CIELab system show an increase in L*, a* and b* coordinates. The visual analysis indicates an increased red tone when compared with pure TiN film in agreement with the increased absolute values of a* coordinates. / Filmes de nitreto de titânio com adição de nióbio ((TiN[Nb], 0,01 < Nb/Ti < 0,15) foram depositados pelo processo de pulverização catódica utilizando um sistema Triodo Magnetron Sputtering. A pulverização catódica de Titânio e Nióbio foi feita a partir de um alvo de titânio com insertos de nióbio dispostos na região de erosão. Foram analisados os efeitos da razão Nb/Ti na morfologia superficial do filme através de microscopia de força atômica e confocal. As medidas de refletividade dos filmes de TiN[Nb] obedecem perfeitamente o modelo de Drude-Lorentz. As constantes obtidas pelo modelo de Drude-Lorentz mostram um aumento nos valores da frequência de plasma e tempo de relaxação com o aumento na razão Nb/Ti, indicando que a presença de nióbio aumenta o número de portadores de carga. Os parâmetros de cor segundo o sistema CIELab mostram um aumento nas coordenadas L*, a* e b*. A análise visual das amostras mostra uma tonalidade avermelhada, quando comparadas com o filme contendo somente TiN, em concordância com o aumento absoluto nas coordenadas a*.