Professor: Diones Charles ÓPTICA GEOMÉTRICA Disciplina: Física 2 Turma: 2º ano Professor: Diones Charles

ÓPTICA Óptica vem do grego optiké, que significa “visão”; “Óptica” ou “ótica” é o ramo da Física que estuda os fenômenos relacionado a luz; Explica os fenômenos da reflexão, refração, difração e a interação entre a luz e o meio; O estudo da óptica se divide em duas partes: Óptica geométrica; Óptica física. Qual a diferença entre “Óptico” e “Ótico”?

A LUZ

Óptica geométrica Estuda a trajetória de propagação da luz sem a necessidade de conhecer sua natureza, usando apenas conhecimentos de geometria; No estudo da óptica geométrica, a luz em propagação é representada graficamente por linhas orientadas denominadas raios de luz; Um conjunto de raios de luz recebe o nome de feixe de luz; O feixe de luz pode ser: convergente, divergente ou paralelo.

Raio de luz Representação geométrica da trajetória da luz, indicando a direção e o sentido de propagação;

Feixe de luz Convergente: os raios de luz se aproximam um dos outros ao longo da trajetória. Exemplo: luz solar ao atravessar uma lupa; Divergente: os raios de luz se afastam um dos outros ao longo da trajetória. Exemplo: Luz proveniente de uma lanterna; Paralelo: os raios de luz mantêm uma distância constante um dos outros, ou seja, são paralelos. Exemplo: um canhão de luz.

Fontes de luz Enxergamos um corpo porque ele envia luz para os nossos olhos, e aí temos dois tipos de corpos: os corpos luminosos e os corpos iluminados. Corpo luminoso ou fonte primária: Produzem a luz que enviam: como o Sol. Corpo iluminado ou fonte secundária: são corpos que não produzem luz, ele enviam para os nossos olhos a luz que recebem de um corpo luminoso. Exemplo: a Lua.

Classificação dos meios A luz se propaga no vácuo e também em alguns tipos de meios materiais: Transparente: quando permite a propagação (passagem) da luz de modo que podemos ver claramente os objetos através dele. Exemplo: vidro polido.

Translúcido: a luz não passa por eles com tanta facilidade como nos meios transparentes, sua trajetória não é regular. Exemplos: papel manteiga, vidro fosco. Opaco: quando não permite a propagação (passagem) da luz. Exemplo: madeira, tijolo.

Homogêneo: Quando qualquer parte dele tem a mesma propriedade: composição química, densidade, etc. Heterogêneo: Todo material que não apresenta as mesmas propriedades em toda a sua extensão. Isótropo ou isotrópico: é aquele em que a velocidade de propagação da luz e as demais propriedades ópticas independem da direção em que é realizada a medida. Anisótropo: Quando as propriedades dependem da direção.

Luz mono e policromática Chama-se luz monocromática aquela composta de apenas uma cor, como por exemplo, a luz amarela emitida por lâmpadas de sódio. Chama-se luz policromática aquela composta por uma combinação de duas ou mais cores monocromáticas, como por exemplo, a luz branca emitida pelo sol ou por lâmpadas comuns.

Propagação retilínea da luz Num meio transparente, homogêneo e isótropos, a luz se propaga em linha reta; Uma fonte luminosa é pontual ou puntiforme quando suas dimensões são desprezíveis, em relação às distâncias que separam dos outros corpos; É extensa, em caso contrário.

Sombra e penumbra Fonte pontual: Quando a fonte luminosa é pontual, ocorre formação de sombra, que é uma região do espaço que não recebe luz da fonte em virtude da presença de um corpo opaco e de a luz se propagar em linha reta.

Fonte extensa: Quando a fonte é extensa, além da sombra, forma-se em torno dela uma região parcialmente iluminada, denominada penumbra.

Eclipses

Câmera escura de orifício Outra evidência da propagação retilínea da luz é a câmera escura de orifício; Trata-se de uma caixa de paredes opacas com pequeno orifício em uma das paredes.

Reflexão e refração da luz Quando a luz que se propaga inicialmente em um meio 1 atinge um meio 2, podem ocorrer três fenômenos: uma parte da luz volta para o meio 1: é a luz refletida; uma parte penetra no meio 2 e propaga-se nele: é a luz transmitida (refratada); Uma parte da luz é absorvida, transformando-se um outra forma de energia (calor, por exemplo).

Reflexão Reflexão regular: é a reflexão que ocorre numa superfície lisa e polida. Exemplo: espelho. Reflexão difusa: é a reflexão que ocorre numa superfície irregular. Nesta reflexão os raios espalham-se desordenadamente em todas as direções. Graças a ela que conseguirmos enxergar os objetos.

Refração Refração é a passagem da luz de um meio para outro.

As cores da luz Mas o que é luz? De que ela é feita? Onda ou partícula? A luz é uma onda eletromagnética cujas frequências estão, aproximadamente, entre e ; As ondas cujas frequências estão fora desse intervalo não são captados pelo olho humano. Espectro Eletromagnético:  é o intervalo completo de todos os tipos de radiação eletromagnética, que vai desde as ondas de rádio até a radiação gama.

Espectro Eletromagnético

Espectro Eletromagnético

A cor de um corpo por reflexão A cor com que vemos um corpo é uma característica que depende de 3 fatores: da luz refletida difusamente por este objeto, do tipo de luz que incide sobre ele e da sensibilidade de nossos olhos em relação à luz refletida. Em relação à luz refletida, um corpo é visto de cor verde porque reflete difusamente a componente verde e absorve as outras. Outro corpo terá cor vermelha porque reflete difusamente a componente vermelha e absorve todas as outras componentes. Pode ocorrer na formação da cor de um objeto a mistura de duas ou mais componentes refletidas, por exemplo: um corpo terá cor magenta, se o objeto refletir difusamente as componentes vermelha e azul.

Curiosidade A maioria dos animais enxergam em preto e branco; a visão de cores é possível porque nossos olhos possuem elementos sensíveis a três cores (azul, verde e vermelho), a partir das quais o cérebro reconstitui todas as outras.

Exercício - exemplo (PUC-SP) A um aluno foi dada a tarefa de medir a altura do prédio da escola que freqüentava. O aluno, então, pensou em utilizar seus conhecimentos de ótica geométrica e mediu, em determinada hora da manhã, o comprimento das sombras do prédio e a dele próprio projetadas na calçada (L e ℓ, respectivamente). Facilmente chegou à conclusão de que a altura do prédio da escola era de cerca de 22,1 m. As medidas por ele obtidas para as sombras foram L = 10,4 m e ℓ = 0,8 m. Qual é a altura do aluno?

Solução

Exercício Uma pessoa de 1,6 m de altura está de pé em frente a um orifício de uma câmera escura, à distância de 2 m. Calcule a altura da imagem projetada no anteparo, sabendo que esta tem 50 cm?

Fim