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Prof. Nelson Luiz Reyes Marques ÓPTICA GEOMÉTRICA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE FÍSICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE.

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2 Prof. Nelson Luiz Reyes Marques ÓPTICA GEOMÉTRICA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE FÍSICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA

3 1- Luz A luz é uma onda eletromagnética capaz de sensibilizar nossos órgãos visuais I- INTRODUÇÃO

4 2- Raio de luz: linha orientada que representa, graficamente, a direção e o sentido de propagação da luz. 3- Feixe de luz: conjunto de raios de luz.

5 4- Fonte de Luz: todo corpo capaz de emitir luz. a- Fonte Primária: emite luz própria (corpos luminosos). -Incandescente – quando emite luz a alta temperatura. Exemplo: lâmpada incandescente, a temperatura do filamento chega a cerca de C. -Luminescente – quando emite luz a temperatura relativamente baixa. Exemplo: vaga-lume, lâmpadas fluorescentes, objetos fosforescentes (como interruptor de luz, mostrado de alguns relógios etc.). b- Fonte Secundária: emite luz que recebe de outro corpo (corpos iluminados).

6 6- Tipos de meios ópticos: a- Meio Homogêneo: É aquele apresenta as mesmas propriedades físicas em toda a sua extensão. b- Meio Isótropo: É aquele no qual a luz se propaga com a mesma velocidade em todas as direções e sentidos. 5- Meios de propagação da luz a- Meio Transparente: permite a propagação da luz através de si, segundo trajetórias regulares, permitindo a visão nítida dos objetos (vidro comum, ar). b- Meio Translúcido: permite a propagação da luz através de si, segundo trajetória irregular, não permitindo a visão nítida dos objetos (vidro fosco, papel de seda). c- Meio Opaco: Não permite a propagação da luz através de si (madeira e parede de tijolos).

7 7- Princípios da Óptica Geométrica a- Princípio da Propagação Retilínea: Nos meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta.

8 b- Princípio da Independência dos Raios de Luz: Quando os raios de luz se cruzam, cada um deles continua seu trajeto como se os demais não existissem.

9 c- Princípio da Reversibilidade dos Raios de Luz: A trajetória descrita por um raio de luz não depende do sentido de propagação. Trocando a posição da fonte e do observador, o trajeto do raio é exatamente o mesmo.

10 Sombra e Penumbra Em óptica, a palavra sombra significa uma região não- iluminada. Ela pode ser produzida pela colocação de um objeto opaco entre a fonte e o anteparo; chama-se de penumbra uma região parcialmente iluminada. F: fonte puntiforme AB: fonte extensa. C: corpo opaco. 8- Aplicações da propagação retilínea da Luz

11 FASES DA LUA

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14 ECLIPSE SOLAR

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24 PRECESSÃO A orientação da inclinação do eixo da Terra muda com o tempo. Ele ocorre a cada 22 mil anos. Isso faz com que as estações sejam lentamente alteradas durante o ano. Onze mil anos atrás, o hemisfério norte era inclinado na direção do Sol em dezembro, em vez de em junho. Inverno e verão eram invertidos.

25 Simulação Movimentos da Terra

26 II - REFLEXÃO DA LUZ E ESPELHO PLANO 1- TIPOS DE REFLEXÃO a) Reflexão especular Ocorre em superfícies polidas (bem lisas). Aqui a forma do pincel de luz não é destruída depois da reflexão. b) Reflexão difusa Ocorre em superfícies rugosas (cheias de irregularidades). Aqui a forma do pincel de luz é destruída depois da reflexão, ou seja, a luz acaba sendo espalhada para várias direções. Veja a figura abaixo:

27 2- Leis da Reflexão 1° Lei: o raio incidente R, a normal N e o raio refletido R são coplanares. 2° Lei: o ângulo de reflexão r é igual ao ângulo de incidência i.

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29 3- ESPELHO PLANO a) IMAGEM EM UM ESPELHO PLANO de um ponto material O ponto objeto P e o ponto imagem P são simétricos em relação à superfície refletora e têm naturezas opostas.

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31 de um corpo extenso O espelho plano fornece, de um objeto real, imagem virtual, direita, mesmo tamanho e enantiomorfa.

32 a) NÚMERO DE IMAGENS DE UM OBJETO SITUADO ENTRE DOIS ESPELHOS PLANOS QUE FORMAM UM ÂNGULO

33 1- CONCEITO É toda calota esférica em que uma de suas superfícies é refletora. III- ESPELHO ESFÉRICO

34 Espelho CôncavoEspelho Convexo

35 2- Elementos dos Espelhos Esféricos CV=RAIO(R) FV=DISTÂNCIA FOCAL C: centro de curvatura V: vértice F: foco CF V Eixo principal

36 3- RAIOS NOTÁVEIS

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38 1º- Imagem no Espelho Côncavo a) Objeto antes do centro de curvatura 4- Estudo Geométrico

39 b) Objeto colocado no centro de curvatura

40 C- Objeto colocado entre o centro de curvatura e o foco

41 d) Objeto colocado no foco do espelho

42 e) Objeto colocado entre o foco e o vértice

43 3º) Imagem no Espelho Convexo

44 IV- Lentes Esféricas 1- CONCEITO: Uma lente esférica é um corpo homogêneo e transparente, limitado por duas superfícies esféricas ou uma esférica e outra plana. Os elementos geométricos de uma lente são: - O 1 e O 2 centros de curvatura; - R 1 e R 2 raios de curvatura; - O 1 O 2 eixo principal; - V 1 e V 2 vértices; - V 1 V 2 espessura; - S 1 e S 2 superfícies que limitam a lente.

45 Biconvexa Plano- convexa Côncavo-convexa Representação esquemática 2- NOMENCLATURA E TIPOS a- Lentes de Bordos Finos (Delgados) Lentes convergentes: convexas (n L > n M )

46 Bicôncava Plano- côncava Convexo-côncava Representação esquemática b- Lentes de Bordos Espessos (grossos) Lentes divergentes: côncavas (n L > n M )

47 3- COMPORTAMENTO ÓPTICO No ar, as lentes de bordos delgados são convergentes e as de bordos espessos são divergentes.

48 4- RAIOS NOTÁVEIS 1- Todo raio de luz que incide paralelamente ao eixo principal emerge da lente numa direção que passa pelo foco principal imagem F. 2- Todo raio de luz que incide numa direção que passa pelo centro de óptico não sofre desvio ao atravessar a lente. 3- Todo raio que incide por uma direção que passa pelo foco principal objeto F emerge da lente paralelamente ao eixo principal.

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50 5- OBTENÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS a- Lente Convergente 1 O ) Objeto além do ponto antiprincipal objeto C. A imagem é real, invertida e menor.

51 2 O ) Objeto sobre o ponto antiprincipal objeto C. A imagem é real, invertida e do mesmo tamanho. 3 O ) Objeto entre o ponto antiprincipal objeto C e o foco principal objeto F. A imagem é real, invertida e maior

52 4 0 ) Objeto sobre o foco principal objeto F. A imagem é imprópria (imagem no infinito). 5 O ) Objeto entre o foco principal objeto F e o centro óptico O. A imagem é virtual, direita e maior

53 6°) Objeto impróprio (objeto no infinito) A imagem está no plano focal b- Lente Divergente A imagem é virtual, direita e menor.

54 7- O OLHO HUMANO

55 a) MIOPIA A miopia é um distúrbio de focalização da imagem na qual esta forma-se anteriormente à retina. Isto deve-se a um maior comprimento do globo ocular ou aumento na curvatura da córnea ou cristalino, resultando em dificuldade para ver longe. Pode ser corrigida com lentes esféricas divergentes.

56 b-HIPERMETROPIA Na hipermetropia também ocorre uma dificuldade de focalizar a imagem, só que contrariamente à miopia, a focalização se dá posteriormente à retina. Deve-se portanto a um globo ocular com menor comprimento ou devido à córnea ou cristalino possuírem uma menor curvatura. Na hipermetropia observa-se uma visão ruim para perto, podendo gerar dificuldade na visão para longe nos casos mais severos. Pode ser corrigida com lentes esféricas convergentes.

57 C- PRESBIOPIA A presbiopia ou vista cansada é uma condição inevitável, que surge normalmente em indivíduos após os 40 anos de idade em média, e decorre de uma perda progressiva da flexibilidade do cristalino e provoca uma dificuldade para a visão de perto, conhecida popularmente como vista cansada. Pode ser corrigida com lentes esféricas convergentes.

58 C- ASTIGMATISMO O astigmatismo é uma condição que decorre da diferença de curvatura da córnea ou cristalino nas diferentes direções (comparável às curvaturas de um ovo ou de uma bola de futebol americano), e disto resultam diferentes profundidades de foco que distorcem a visão tanto de longe quanto perto. Pode ser corrigido com lentes cilíndricas.


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