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Óptica e Reflexão da Luz Prof. Rosângela Moreira.

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1 Óptica e Reflexão da Luz Prof. Rosângela Moreira

2 Óptica Geométrica A óptica geométrica tem por objetivo o estudo das propriedades da luz, isto é, como ela é produzida, propagada, detectada e medida. A óptica geométrica tem por objetivo o estudo das propriedades da luz, isto é, como ela é produzida, propagada, detectada e medida.

3 A óptica é dividida em duas partes:  Geométrica – Estuda os fenômenos luminosos sem considerar a natureza da luz. Essa parte estuda os fenômenos ópticos baseados na concepção de raios luminosos, com suas aplicações em lentes, espelhos, lunetas, telescópios, projetores, prismas, etc.  Física – Estuda os fenômenos luminosos cuja explicação depende das teorias relativas à natureza da luz. A Óptica Física estuda precisamente os fenômenos ópticos em que a natureza da luz exerce papel predominante, como a polarização, a difração, a interferência, os espectros,etc.

4 Luz Denomina-se luz ao agente físico responsável pelas sensações visuais. É a energia que se propaga no espaço através de ondas eletromagnéticas que impressionam nosso órgão visual. Para representar graficamente a luz em propagação, como por exemplo, a emitida pela chama de uma vela, utilizamos a noção de raio de luz. Denomina-se luz ao agente físico responsável pelas sensações visuais. É a energia que se propaga no espaço através de ondas eletromagnéticas que impressionam nosso órgão visual. Para representar graficamente a luz em propagação, como por exemplo, a emitida pela chama de uma vela, utilizamos a noção de raio de luz.

5 Raio de luz e Feixe luminoso  Raio de luz - é uma linha orientada que representa graficamente a direção e o sentido de propagação da luz.  Feixe luminoso - é um conjunto de raios luminosos que tem origem na mesma fonte luminosa.

6 Meio homogêneo e Meio isótropo  Meio homogêneo - é aquele que apresenta em todos os seus pontos as mesmas propriedades físicas.  Meio isótropo - Particularmente, em óptica, podemos considerar como meio isótropo aquele no qual a luz se propaga com a mesma velocidade em todas as direções e sentidos.

7 Luz  Corpo Luminoso ou Fonte de Luz Primária: É aquela que emite luz própria. Exemplo: o Sol, a chama de uma vela, etc.  Corpo Iluminado ou Fonte de Luz Secundária: É aquela que reflete a luz recebida de outros corpos. Exemplo: a Lua, objetos iluminados por uma lâmpada, pois passam a receber luz e refleti-la, permitindo que sejam vistos.  Fonte Puntual: É quando no fenômeno em estudo as dimensões da fonte são desprezíveis.  Fonte Extensa: É quando no fenômeno em estudo as dimensões da fonte não são desprezíveis.

8 Luz  Um meio transparente é aquele que permite a propagação da luz através de si por distâncias consideráveis, isto é, permite a visualização nítida dos objetos através deles. Exemplo: Água, vidro, ar, etc.  O meio translúcido é aquele que permite a propagação da luz através de si, mas a espalha, de modo que os objetos vistos através dele não podem ser identificados, isto é, não permite a visualização nítida. Exemplo: Vidro fosco, papel de seda, etc.  O meio opaco é aquele que impede a propagação da luz através de si, não permitindo a visualização dos objetos. Por exemplo: madeira, concreto, etc.

9 Velocidade da Luz A luz não necessita de meio material para se propagar. Sua velocidade num meio material depende do tipo de luz que se propaga, isto é, para cada tipo de luz a velocidade de propagação num meio material é diferente. A luz não necessita de meio material para se propagar. Sua velocidade num meio material depende do tipo de luz que se propaga, isto é, para cada tipo de luz a velocidade de propagação num meio material é diferente. Velocidade da luz no ar: km/s Velocidade da luz no vácuo: km/s Costuma-se representar a velocidade da luz por”c” e, para efeitos práticos, se utiliza o valor: m/s ou m/s. Costuma-se representar a velocidade da luz por”c” e, para efeitos práticos, se utiliza o valor: m/s ou m/s.

10 Luz

11 Princípios da Óptica Geométrica  Princípio da Propagação retilínea da luz Nos meios transparentes, homogêneos e isótropos a luz se propaga em linha reta. Nos meios transparentes, homogêneos e isótropos a luz se propaga em linha reta.  Princípio da independência dos raios luminosos Quando dois raios de luz se cruzam, cada um segue o seu caminho como se não tivesse havido o cruzamento. Quando dois raios de luz se cruzam, cada um segue o seu caminho como se não tivesse havido o cruzamento.  Princípio de reversibilidade dos raios luminosos O trajeto de um raio luminoso não se modifica quando permutamos as posições da fonte e do observador. O trajeto de um raio luminoso não se modifica quando permutamos as posições da fonte e do observador.

12 Câmara Escura Colocando um corpo luminoso AB diante de um orifício O de uma das faces de uma caixa de paredes opacas, verifica-se que sobre a face oposta à do orifício se forma uma imagem A’B’ invertida do corpo luminoso. Este dispositivo é chamado de câmara escura e demonstra a propagação retilínea da Luz. Para se observar a imagem com facilidade, substitui-se a face oposta à do orifício por uma folha de papel vegetal sobre a qual se forma a imagem. Este fenômeno é a base do princípio de funcionamento das câmaras fotográficas. Colocando um corpo luminoso AB diante de um orifício O de uma das faces de uma caixa de paredes opacas, verifica-se que sobre a face oposta à do orifício se forma uma imagem A’B’ invertida do corpo luminoso. Este dispositivo é chamado de câmara escura e demonstra a propagação retilínea da Luz. Para se observar a imagem com facilidade, substitui-se a face oposta à do orifício por uma folha de papel vegetal sobre a qual se forma a imagem. Este fenômeno é a base do princípio de funcionamento das câmaras fotográficas.

13 Câmara Escura

14 Eclipses É a formação de sombra (região do espaço que não recebe luz) e penumbra (região do espaço parcialmente iluminada) envolvendo o Sol, a Lua e a Terra. Pode ser dividido em dois casos: É a formação de sombra (região do espaço que não recebe luz) e penumbra (região do espaço parcialmente iluminada) envolvendo o Sol, a Lua e a Terra. Pode ser dividido em dois casos:  Eclipse Solar  Eclipse Lunar

15 Eclipse  Eclipse Solar - Se a sombra e penumbra da Lua interceptarem a superfície da Terra, ele ocorrerá de forma total ou parcial, dependendo do observador.

16 Eclipse Solar

17 Eclipse  Eclipse Lunar – A luz solar, tangenciando a Terra, determina uma região de sombra: a sombra da Terra. Quando a Lua penetra nessa região, ela deixa de ser vista por um observador na Terra, ocorrendo o eclipse lunar.

18 Eclipse Lunar  Eclipse

19 Eclipse Lunar  Eclipse

20 Difusão e reflexão regular da LUZ Considere um feixe de luz propagando-se num meio e atingindo a superfície S. Se esse feixe de Luz retornar para o meio em que está se propagando, dizemos que a Luz sofreu reflexão. Reflexão é o retorno de um feixe luminoso para o meio do qual é proveniente ao atingir uma superfície. Considere um feixe de luz propagando-se num meio e atingindo a superfície S. Se esse feixe de Luz retornar para o meio em que está se propagando, dizemos que a Luz sofreu reflexão. Reflexão é o retorno de um feixe luminoso para o meio do qual é proveniente ao atingir uma superfície.

21 Difusão da Luz Considere um conjunto de raios luminosos iluminando um corpo rugoso, isto é, cheio de saliências. Considere um conjunto de raios luminosos iluminando um corpo rugoso, isto é, cheio de saliências. O corpo rugoso reflete os raios luminosos fazendo com que se propaguem em várias direções. Esse fenômeno é chamado reflexão irregular ou reflexão difusa, ou simplesmente, difusão. Devido a reflexão difusa é que podemos ver totalmente um corpo. O corpo rugoso reflete os raios luminosos fazendo com que se propaguem em várias direções. Esse fenômeno é chamado reflexão irregular ou reflexão difusa, ou simplesmente, difusão. Devido a reflexão difusa é que podemos ver totalmente um corpo. Exemplo: Se a Terra não tivesse atmosfera para difundir a luz do Sol, o céu seria completamente preto. Exemplo: Se a Terra não tivesse atmosfera para difundir a luz do Sol, o céu seria completamente preto.

22 Reflexão Regular Quando um conjunto de raios incide em uma superfície perfeitamente polida, notamos que os raios luminosos são refletidos numa única direção. Esse fenômeno é chamado de reflexão regular. Quando um conjunto de raios incide em uma superfície perfeitamente polida, notamos que os raios luminosos são refletidos numa única direção. Esse fenômeno é chamado de reflexão regular. Exemplo: Os faróis e faroletes usam fontes de Luz de alta intensidade e refletores regulares de alto polimento para redirigirem os raios de luz na direção desejada. Exemplo: Os faróis e faroletes usam fontes de Luz de alta intensidade e refletores regulares de alto polimento para redirigirem os raios de luz na direção desejada.

23 Espelho Toda a superfície polida que forma imagens por reflexão regular e tem alto poder refletor é chamada espelho. Os espelhos podem ser planos ou esféricos. Toda a superfície polida que forma imagens por reflexão regular e tem alto poder refletor é chamada espelho. Os espelhos podem ser planos ou esféricos.

24 Espelho Plano

25 Espelhos Esféricos Exemplo: Colher de aço inoxidável - O lado de fora da colher funciona como espelho convexo. - O lado de dentro da colher funciona como espelho côncavo.

26 Luz A COR DE UM CORPO POR REFLEXÃO A luz branca, luz emitida pelo Sol ou por uma lâmpada incandescente é constituída por uma infinidade de luzes monocromáticas que podem ser divididas em sete cores principais: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. A cor que um corpo apresenta por reflexão é determinada pelo tipo de luz que ele reflete difusamente. A luz branca, luz emitida pelo Sol ou por uma lâmpada incandescente é constituída por uma infinidade de luzes monocromáticas que podem ser divididas em sete cores principais: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. A cor que um corpo apresenta por reflexão é determinada pelo tipo de luz que ele reflete difusamente. Assim, por exemplo, um corpo ao ser iluminado pela luz branca, se apresenta azul porque reflete difusamente a luz azul e absorve as demais. Um corpo iluminado pela luz branca se apresenta branco porque reflete difusamente luzes de todas as cores. Um corpo negro absorve-as “totalmente”. Assim, por exemplo, um corpo ao ser iluminado pela luz branca, se apresenta azul porque reflete difusamente a luz azul e absorve as demais. Um corpo iluminado pela luz branca se apresenta branco porque reflete difusamente luzes de todas as cores. Um corpo negro absorve-as “totalmente”.

27 Luz

28 Luz LEIS DE REFLEXÃO 1 a Lei  O raio incidente, o raio refletido e a normal estão sempre no mesmo plano. 2 a Lei  O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.

29 Saiba que é difícil encontrar um bom amigo, como também é duro de abandoná-lo e impossível de esquecê-lo!


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