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› Estudo da luz e suas propriedades nos
meios em que se propaga.
Termos e conceitos
Princípios da Óptica Geométrica
Espelhos planos
Espelhos esféricos
Lentes esféricas
› Sob o aspecto didático, o estudo da
óptica é dividido em duas partes:
• Óptica geométrica: preocupa-se em
analisar o que ocorre quando o agente
físico luz incide e (ou) se propaga em
"sistemas ópticos" (espelhos, placas de
vidro, lentes, prismas e outros).
• Óptica física: estuda a produção e a
natureza íntima do agente físico luz,
bem como os fenômenos ligados a essa
natureza (difração, interferência,
polarização, etc.).
Raios de luz são linhas orientadas que
representam, graficamente, a direção e o
sentido de propagação da luz.
Os fenômenos que iremos estudar em Óptica
geométrica podem ser descritos com a simples
noção de raio de luz.
Um conjunto de raios de luz constitui um
feixe de luz. Este pode ser convergente,
divergente ou paralelo
Um conjunto de raios de luz constitui um
feixe de luz. Este pode ser convergente,
divergente ou paralelo
Uma lente de aumento, apontando para
os raios do Sol, produz um feixe cônico
convergente.
Um conjunto de raios de luz constitui um
feixe de luz. Este pode ser convergente,
divergente ou paralelo
Quando os raios luminosos divergem, como
nos faróis de um carro, formam um feixe
cônico divergente.
Um conjunto de raios de luz constitui um
feixe de luz. Este pode ser convergente,
divergente ou paralelo
Os raios luminosos que se propagam
paralelamente, como nos holofotes,
formam um feixe cilíndrico ou colimado.
Fontes de luz: Denominamos luz ao agente
físico responsável pelas sensações visuais.
Também podemos definir luz como uma
fração do espectro eletromagnético que
impressiona os olhos
Representação das frações mais significativas do Espectro
Eletromagnético , fora de escala.
De um modo geral, todos os objetos visíveis
podem ser considerados fontes de luz.
Dentro do amplo espectro de radiações
eletromagnéticas, apenas uma pequena parte é visível
aos nossos olhos – são as radiações cujos
comprimentos de onda vão de 380 a 760 nanômetros.
Pergunta:
Dos objetos citados a seguir, assinale aquele que seria visível em uma sala
perfeitamente escura.
a) um espelho;
b) qualquer superfície clara;
c) um fio aquecido ao rubro;
d) uma lâmpada desligada;
e) um gato preto.
› As fontes de luz podem ser:
• Fonte de luz primária ou corpoluminoso: é aquela que emite luzprópria. Como exemplos temos o Sol, achama de uma vela, etc.
A chama de uma vela é uma
fonte primária de luz
› As fontes de luz podem ser:
• Fonte de luz secundária ou corpoiluminado: é aquela que reflete a luzrecebida de outros corpos. Comoexemplo temos a Lua, que reflete a luzrecebida do Sol.
A Lua é uma fonte secundária de luz
› Conforme a fonte, a luz pode ser:
• simples ou monocromática – de umasó cor, como a luz amarela emitida porlâmpadas de vapor de sódio,comumente utilizadas para a iluminaçãopública;
• composta ou policromática – queresulta da superposição de luzes decores diferentes, como a luz solar(branca).
a velocidade de propagação de qualquer luz monocromática no vácuo é sempre a
mesma e é aproximadamente igual a 300.000 km/s.
em um meio material, a velocidade da luz varia conforme o tipo de luz
monocromática e seu valor será sempre menor que a velocidade da luz no vácuo.
› Meios de propagação da luz:
• O meio é transparente quandopermite a propagação livre da luz,possibilitando uma visão nítida dosobjetos através dele. Exemplos: o ar, ovidro comum, a água.
• O meio é translúcido quando permitea propagação da luz através de si,mas a espalha, não possibilitando umavisão nítida dos objetos através dele.Exemplos: vidro fosco, papel de ceda,papel celofane.
› Meios de propagação da luz:
• O meio é opaco quandoimpede a propagação da luzatravés de si, nãopossibilitando a visualizaçãodos objetos através dele.Exemplos: madeira, metais.
Resumidamente:
› Fenômenos ópticos:
Um feixe de raios paralelos, ao incidir sobreuma superfície S, que separa dois meiosópticos distintos transparentes, translúcidosou opacos, pode atravessá-la ou não,ocorrendo os seguintes fenômenos:
1. Reflexão regular
2. Reflexão difusa
3. Refração regular
4. AbsorçãoAcontece em função de fenômenos
ópticos no céu, quando um arco de
luz similar à aparência de um arco-
íris, forma faixas de cores no
horizonte. Tudo isso graças à
refração de gelo ou água.
Exemplo: Arco-íris de fogo
› Fenômenos ópticos:
1. Reflexão regular
O feixe de luz incide em S e retorna aomeio de origem.
Todos os raios são refletidos regularmente,ou seja, eles permanecem paralelos entresi, a partir dos pontos de incidência.
Ocorre quando S é uma superfície plana,opaca e bem polida, como um espelho.
› Fenômenos ópticos:
2. Reflexão difusa
O feixe de luz incide em S e retorna aomeio de origem.
Os raios são refletidos irregularmente, ouseja, deixam de ser paralelos.
Ocorre quando S é uma superfície opaca erugosa, como a maioria dos corpos
› Fenômenos ópticos:
3. Refração regular
O feixe paralelo de luz atravessa S econtinua se propagando no outro meio.
Ocorre quando o meio que recebe o feixede luz é transparente ou translúcido.
› Fenômenos ópticos:
4. Absorção
O feixe de raios paralelos incide em S enão se reflete nem se refrata.
A luz é absorvida pela superfície.
Ocorre, por exemplo, nos corpos de corescura.
› A cor de um corpo por reflexão
Os objetos que não possuem luz própria – objetos iluminados – são vistosporque refletem difusamente a luz que neles incide.
A cor de um objeto é a parte da luz que chega aos nossos olhos, ou seja, é a corque o objeto refletiu.
As outras cores foram absorvidas pelo objeto.
› A cor de um corpo por reflexão
Os objetos que não possuem luz própria – objetos iluminados – são vistosporque refletem difusamente a luz que neles incide.
A cor de um objeto é a parte da luz que chega aos nossos olhos, ou seja, é a corque o objeto refletiu.
As outras cores foram absorvidas pelo objeto.
› A cor de um corpo por reflexão
R.64 Num recinto à prova de luz externa, iluminado por uma fonte luminosavermelha, está um indivíduo de visão normal. Sobre uma mesa estão dois discosde papel, sendo um branco e outro azul (sob luz solar). Os discos têm a mesmadimensão e estão igualmente iluminados pela fonte de luz vermelha. Em que coreso indivíduo observará os discos?
1. Uma sala está iluminada por uma lâmpada que emite luz monocromáticavermelha. Entram nessa sala três jovens: Luís, Pedro e Maria. O primeiro vesteuma camisa branca, o segundo, uma camisa verde, e a terceira, uma blusavermelha. Uma vez dentro da sala, de que cor é vista:
a) a camisa de Pedro?
b) a blusa de Maria?
c) a camisa de Luís?
I- Princípio da propagação retilínea daluz:
Nos meios homogêneos e transparentes,a luz se propaga em linha reta.
I- Princípio da propagação retilínea daluz:
Na figura, a região que não recebe luz(entre C e S) é chamada de sombra.
Teremos sombra quando um obstáculo estiver à
frente de uma fonte de luz pontual, como uma
lâmpada, por exemplo.
I- Princípio da propagação retilínea daluz:
Quando a fonte é extensa (AB), definem-se a sombra, que não recebe lua, e apenumbra, que é parcialmente iluminada.
I- Princípio da propagação retilínea daluz:
A propósito:
A fonte de luz é extensa quando suasdimensões são consideráveis emrelação à distância do objeto iluminado.
Ela é puntiforme quando as suasdimensões são desprezíveis em relaçãoà distância do objeto iluminado.
Só haverá formação de penumbra quando a fonte for extensa.
Fonte pontual forma apenas sombra.
Princípios da Óptica Geométrica› Fontes pontuais e extensas
A propósito: a fonte de luz é extensa
quando suas dimensões são
consideráveis em relação à distância do
objeto iluminado. Ela é puntiforme
quando as suas dimensões são
desprezíveis em relação à distância do
objeto iluminado.
Só haverá formação de penumbra quando a fonte for extensa. Fonte pontual forma apenas sombra.
Eclipse
comprovam o princípio da propagação retilínea da luz.
quando sombra e a penumbra da Lua, determinadas pela luz do Sol, interceptam asuperfície da Terra, ocorrem os eclipses solares, que podem ser totais ou parciais.
Eclipse
comprovam o princípio da propagação retilínea da luz.
quando sombra e a penumbra da Lua, determinadas pela luz do Sol, interceptam asuperfície da Terra, ocorrem os eclipses solares, que podem ser totais ou parciais.
Sequência de imagens do processo
do eclipse solar.
Eclipse solar vista do espaço.
Câmara escura de orifício
Também comprova o princípio da propagação retilínea da luz.
Trata-se de uma caixa de paredes opacas, existindo em uma delas um pequenoorifício. A imagem de um objeto que está em frente ao furo, forma-se na faceoposta a ele.
A câmara escura de orifício ilustra o
princípio de funcionamento das
máquinas fotográficas.
Câmara escura de orifício
Também comprova o princípio da propagação retilínea da luz.
Trata-se de uma caixa de paredes opacas, existindo em uma delas um pequenoorifício. A imagem de um objeto que está em frente ao furo, forma-se na faceoposta a ele.
Câmara escura de orifício
Usando semelhança de triângulos, podemos definir uma relação entre o tamanhodo objeto e da imagem, bem como as distâncias relativas de cada um. Observe aimagem:
Podemos chamar de:
o = altura do objeto
p = posição do objeto
i = altura da imagem
p‘ = posição da imagem
Vejamos o exemplo a seguir!!!!
Câmara escura de orifício
R.66 Uma câmara escura de orifício apresenta comprimento de 40 cm. De umaárvore de altura 5 m obteve-se, no anteparo fosco, uma imagem de de 25 cm altura.Determine a distância da árvore até a câmara.
2. Uma caixa de sapatos é usada para construir uma câmara escura de orifício. No
lugar da tampa, é fixado um recorte de folha de papel vegetal e, na face oposta a ela
(fundo da caixa), faz-se um orifício com um prego. A câmara é colocada em pé sobre
um mesa, em um quarto escuro e, a 40 cm da face com o orifício, põe-se uma vela
acesa de 12 cm de altura. Sendo de 18 cm a profundidade da caixa, determine o
tamanho da imagem formada na “tela” de papel vegetal.
II- Princípio da reversibilidade dos raiosde luz
Nas reflexões, nas refrações e emreflexões e refrações sucessivas, atrajetória seguida pela luz independe dosentido de sua propagação.
Por meio de um espelho, o menino vê a menina; a
menina também vê o menino!
III- Princípio da independência dosraios de luz
Quando raios de luz se cruzam, cada umdeles segue seu trajeto como se os outrosnão existissem.
As fotos acima evidenciam o princípio da
independência dos raios de luz.
Aplicação:
R.65 Um observador nota que um edifício projeta no solo uma sombra de 30 m de
comprimento no instante em que uma haste vertical de 50 cm de altura projeta no
solo uma sombra de comprimento 0,80 m. Determine a altura do edifício.
3. Um quadrado opaco de madeira, de 1,0 m de lado, está horizontalmente
pendurado a 1,2 m do teto de uma sala. Na mesma vertical do centro do quadrado
está fixada, no teto, uma pequena lâmpada acesa. Sendo de 3,0 m a distância do
teto ao piso, determine:
a) o comprimento da sombra projetada;
b) a área da sombra projetada.
4. Em um dia ensolarado, um homem com 2,0 m de altura está parado a uma
distância de 20 m de um poste de tamanho 12 m.
a) Qual é o tamanho da sombra do homem projetada no chão?
b) Qual é o tamanho da sombra do poste projetada no chão?
Ângulo visual
O ângulo visual depende da extensão do objeto e desua posição em relação ao observador.
Quanto maior a distância do objeto ao olho doobservador, menor o ângulo visual e menor parece ser oobjeto AB.
O menor ângulo visual sob o
qual o observador vê os
pontos A e B, separadamente,
chama-se limite de acuidade
visual. Para o olho humano esse
ângulo é de um minuto (1/60
graus).
Um observador na Terra vê o Sol
e a Lua sob o ângulo visual de
meio grau.