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FGE 160- 1o. sem. 20071 4. Refração e reflexão Narciso- Michelangelo Caravaggio- 1598.

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1 FGE o. sem Refração e reflexão Narciso- Michelangelo Caravaggio- 1598

2 FGE o. sem Raios de luz Diagramas com raios de luz para localização de imagens Propriedades dos raios de luz Propagação retilínea em meio homogêneo Independência reversibilidade 4. Refração e Reflexão

3 FGE o. sem Propagação retilínea dos raios de Luz Em um meio homogêneo a luz se propaga em linha reta Câmara escura 4. Refração e Reflexão

4 FGE o. sem Princípio da independência dos raios A propagação da luz independe da existência de outros raios de luz na região que atravessa. 4. Refração e Reflexão

5 FGE o. sem Reversibilidade dos raios luminosos 4. Refração e Reflexão

6 FGE o. sem Reflexão especular e reflexão difusa Superfície polida Reflexão especular Superfície com rugosidade Reflexão difusa (ou espalhamento) 4. Refração e Reflexão

7 FGE o. sem Lei da Reflexão i r Normal Plano de incidência Raio refletido Raio incidente Interface entre os dois meios 4. Refração e Reflexão

8 FGE o. sem Como vemos um objeto não luminoso? Modelo grego: os olhos emitiriam partículas que tornavam os objetos visíveis O objeto espalha raios de luz provenientes de uma fonte luminosa e estes alcançam nossos olhos 4. Refração e Reflexão

9 FGE o. sem E se o objeto é transparente? Por que a água e vidro são transparentes? Foto com reconstrução da imagem por computador para tornar visível o cubo de gelo no copo 4. Refração e Reflexão

10 FGE o. sem E se o objeto é transparente? 4. Refração e Reflexão

11 FGE o. sem Refração Ao passar de um meio para outro, há uma mudança na direção de propagação da luz Bastão mergulhado em um copo com água (a) Vertical (b) inclinado 4. Refração e Reflexão

12 FGE o. sem Refração – Lei de Snell 1 2 Meio 1 Meio 2 Para um dado par de meios 1 e 2: Cte depende dos materiais dos quais são feitos os meios, índice de refração 4. Refração e Reflexão

13 FGE o. sem Índice de Refração O desvio que a direção de propagação da luz sofre ao passar do meio 1 para o meio 2 depende da velocidade em cada meio. n 12 =v 1 /v 2 Meio 1 vácuo v 1 =c=3x10 8 m/s n=c/v Meio Índice de refração (n) ar1,00 água1,33 vidro1,50 glicerina1,90 álcool etílico1,36 diamante2,42 acrílico1,49 A velocidade da luz é menor na água ou no vidro, do que no vácuo 4. Refração e Reflexão

14 FGE o. sem Lei de Snell 1 2 Meio 1 Meio 2

15 FGE o. sem De que material deveria ser feito o homem invisível? Ele poderia enxergar? 4. Refração e Reflexão

16 FGE o. sem Índice de Refração Ao passar de um meio de índice de refração menor para um maior, a direção de propagação da luz se aproxima da normal Reversibilidade 4. Refração e Reflexão

17 FGE o. sem Exemplo Meio 1=água n 1 =1,3 1 =90 o -60 o =30 o Meio 2 =ar n 2 =1,0 2 =? 4. Refração e Reflexão ar água 1 2 sen 2 =(1,3 sen30 o )/1,0=0,65 2 =40,5 o =90 o -40,5 o =49,5 o

18 FGE o. sem Refração P P O peixe parece estar á uma profundidade menor do que a real 4. Refração e Reflexão

19 FGE o. sem Refração Observação em uma cuba de onda mudança no comprimento de onda da onda refratada 4. Refração e Reflexão

20 FGE o. sem Dispersão variação do índice de refração com o comprimetno de onda 4. Refração e Reflexão

21 FGE o. sem Reflexão total interna n1n1 n 2 >n 1 L Situação limite Para 2 = L 1 =90 o n 1 sen 1 =n 2 sen 2 1 =90 o, sen 1 =1 Medida de L usado para determinação de índice de refração de líquidos ou vidros 4. Refração e Reflexão Para 2 > L Somente reflexão interna n1n1 n 2 >n aumenta 2 aumenta

22 FGE o. sem Reflexão total interna Indice de refração do meio L =arcsen(n ar /n meio ) água1,3348,8 o vidro1,541,8 o glicerina1,9031,8 o diamante2,4224,4 o 4. Refração e Reflexão

23 FGE o. sem Como o peixe vê um banhista? 4. Refração e Reflexão

24 FGE o. sem Fibra ótica 4. Refração e Reflexão endoscopia comunicação

25 FGE o. sem Fibra ótica 4. Refração e Reflexão

26 FGE o. sem Arco Iris 4. Refração e Reflexão

27 FGE o. sem Miragens Miragens acontecem quando os raios de luz que atingem nossos olhos atravessaram um meio não homogêneo (o ar) onde o índice de refração não é constante, devido normalmente à variações de temperatura 4. Refração e Reflexão

28 FGE o. sem Miragens Temp. do ar ( o C) Indice de refração 47,501, ,751, ,001, ,251, ,501, Refração e Reflexão

29 FGE o. sem Miragens A miragem mais comum é a observada quando a temperatura do ar é mais elevada nas camadas mais próximas da superfície porém, em regiões muito frias, ou no mar, pode ocorrer o contrário, o ar nas camadas mais baixas é mais frio. Essas miragens assustaram muitos navegadores nos séculos passados. 4. Refração e Reflexão

30 FGE o. sem Miragens Os objetos podem aparecer flutuando no céu, como na figura, ou simplesmente aparecer no horizonte, em uma posição mais alta do que realmente se encontra, como acontece no pôr do sol. 4. Refração e Reflexão

31 FGE o. sem Demonstração da lei de Snell usando o princípio de Huygens usando o princípio de Fermat 4. Refração e Reflexão

32 FGE o. sem Princípio de Huygens 4. Refração e Reflexão Todos os pontos de uma frente de onda podem ser considerados como fontes de onda secundárias que se espalham pra fora com uma velocidade igual à velocidade de propagação da onda.

33 FGE o. sem Princípio de Huygens Num certo intervalo de tempo t, a onda se desloca de AA até BB O trecho AB é percorrido no meio 2, com velocidade v 2 e o trecho AB é percorrido no meio 1, com velocidade v 1. Então: Pela figura vemos que: Como n 1 = c / v 1 e n 2 = c / v 2 Frente de onda 1 A A B B Meio 2 n 2 n 2 >n 1 Meio 1 n Refração e Reflexão

34 FGE o. sem Princípio de Fermat Quando um raio de luz propaga-se entre dois pontos P e P quaisquer, a trajetória seguida é aquela que requer o menor tempo de percurso v 1 =c/n 1, v 2 =c/n 2 r 1 = distância percorrida no meio 1 r 2 =distância percorrida no meio 2 Tempo total para percurso PP=t Escolhendo diferentes valores de x, pode-se tomar diferentes trajetórias entre P e P n1n1 n2n2 d a P P xd-x r1r1 r2r2 b 4. Refração e Reflexão

35 FGE o. sem Princípio de Fermat Para obter o tempo mínimo vamos derivar a expressão anterior, em relação a x, e igualar a derivada a zero; Pela figura: 4. Refração e Reflexão

36 FGE o. sem Polarização

37 FGE o. sem Onda eletromagnética onda transversal Plano de vibração do campo elétrico perpendicular à direção de propagação da onda Velocidade de propagação Onda Não polarizada Velocidade de propagação Onda polarizada 5. Polarização

38 FGE o. sem Polarizadores Luz não polarizada Filtro de polarização Luz polarizada Professor Professor visto entre dois polarizadores Eixos dos polazidores alinhados perpendicularmente Eixos dos polazidores alinhados paralelos 5. Polarização

39 FGE o. sem Polarizadores – analogia mecânica 5. Polarização

40 FGE o. sem Polarização por reflexão Para um ângulo de incidência = B, chamado de ângulo de Breswter, a luz refletida é polarizada, com a direção de polarização paralela ao plano da superfície refletora Luz incidente não polarizada Luz refletida polarizada Luz refratada parcialmente polarizada Nessa situação: =90 o Aplicando a Lei de Snell 5. Polarização

41 FGE o. sem Polarizadores Qual dos óculos acima é o mais adequado para eliminar reflexos ? 5. Polarização

42 FGE o. sem Polarização por refração – refração dupla em cristais Os dois raios refratados na calcita são polarizados, com polarizações ortogonais 5. Polarização

43 FGE o. sem Espalhamento

44 FGE o. sem Espalhamento Poeira inter-estelar Luz azul espalhada Luz vermelha da estrela Terra Desvio na direção de propagação da luz ao interagir com pequenas partículas de dimensões menores que o comprimento de onda da luz. 6. Espalhamento

45 FGE o. sem Por que o céu é azul? Estudos de Lord Rayleigh- espalhamento da luz por partículas com diâmetro

46 FGE o. sem Referências d.html d.html R. A. Serway, Física 3 para Cientistas e Engenheiros, 3ª. Edição. Editora Livros Técnicos e Científicos, (1996). Capítulo 35 Sears e Zemansky- Física IV- Ótica e Física Moderna, 10ª. Ed., Addison Wesley (2004). Capítulo 34


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