REFRAÇÃO DA LUZ  É o fenômeno que ocorre quando a luz tem a sua velocidade alterada. AR ÀGUA LUZ Há um desvio Professor André

Por que a luz desvia ? Refração da Luz LUZ Menos refringente AR ÀGUA Mais refringente Uma parte da onda luminosa entra no meio mais refringente, passando a ter uma velocidade menor, enquanto a outra parte da onda luminosa continua no meio menos refringente com uma velocidade maior, ocorrendo o desvio.

Refração da Luz Elementos da refração î = r ^ N R.I Raio incidente R.R Raio refletido î r ^ Meio 1 Meio 2 r ^ CUIDADO: Os ângulos de incidência e reflexão são iguais, mas o de incidência e refração não são iguais. î = î  r ^ R.R Raio refratado  Sempre que a luz incide obliquamente em uma superfície de separação de dois meios ela vai sofrer um desvio.

n = C n = c  m/s V c = velocidade da luz no vácuo (m/s) ÍNDICE DE REFRAÇÃO ABSOLUTO  É a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio considerado. n = C V c = velocidade da luz no vácuo (m/s) c = 3 x 108 m/s v = velocidade da luz no meio (m/s) UNIDADE:  O índice de refração não tem unidade, é uma grandeza adimensional. c  m/s v  m/s n = c  m/s V  m/s

n1 < n2 v1 > v2 i i > r r Raio Incidente (RI) Raio Refração da Luz Ao passar de um meio menos para um meio mais refringente a luz se aproxima da normal. Meio 1 (ar) Meio 2 (água) Raio Incidente (RI) n1 < n2 v1 > v2 i i > r r Raio Refratado (RR)

n1 > n2 v1 < v2 i i < r r Raio Incidente (RI) Raio Refração da Luz Ao passar de um meio mais para um meio menos refringente a luz se afasta da normal. Meio 1 (vidro) Meio 2 (ar) Raio Incidente (RI) n1 > n2 v1 < v2 i i < r r Raio Refratado (RR)

i = 0º Meio 1 (ar) Meio 2 (água) r = 0º Raio Incidente (RI) Raio Refração da Luz Incidência perpendicular: não há desvio. Meio 1 (ar) Meio 2 (água) Raio Incidente (RI) i = 0º r = 0º Raio Refratado (RR)

LEI DE SNELL - DESCARTES Refração da Luz LEI DE SNELL - DESCARTES R.I N n1 x î î 1 2 r ^ n2 x r ^ R.R n1 x sen = n2 x sen î r ^

REFLEXÃO TOTAL E ÂNGULO LIMITE (L) Refração da Luz REFLEXÃO TOTAL E ÂNGULO LIMITE (L) Meio 2 (ar) Meio 1 (água) Fonte de Luz Em A, B e C: refração e reflexão parcial r1 r2=90º B C D A i3 i3 i2 i1 i2=L Em D: reflexão total

REFLEXÃO TOTAL E ÂNGULO LIMITE (L) Refração da Luz REFLEXÃO TOTAL E ÂNGULO LIMITE (L) Ângulo Limite L - É o ângulo de incidência em que o correspondente ângulo de refração é de 900. n1 x sen î = n2 x sen n1 x sen = n2 x sen 900 n1 x sen = n2 x 1 sen = n2 n1 r ^ L sen nmenor nmaior L ^ Quando o ângulo de incidência é maior do que o ângulo limite ocorre reflexão total.

f   V  f   n  DISPERSÃO LUMINOSA Refração da Luz DISPERSÃO LUMINOSA É o fenômeno pelo qual a luz branca se decompõe nas sete cores. Num mesmo meio (diferente do vácuo): f   V  f   n 

COMO SE FORMA O ARCO-ÍRIS ? Refração da Luz COMO SE FORMA O ARCO-ÍRIS ? Gota de Chuva Luz solar (branca) violeta vermelho

Aplicação da reflexão total Fibra Ótica

Funcionamento da Fibra Ótica casca núcleo ar i>L 

Aplicação da reflexão total Miragem

Como ocorre a miragem I<L Ar frio I<L Ar quente I>L Ar mais quente Ar muito quente Asfalto I<L I>L Reflexão total

Dioptro Plano nar=nVAI p’ p nágua=nVEM Observador Meio 2 (ar) Meio 1 (Obj.)A Observador nar=nVAI (Imag.)A’ p’ p (P.I.V.) nágua=nVEM (P.O.R.)

nar=nVEM p’ p nágua=nVAI Observador (Imag.) A’ (Obj.) A Meio 1 (ar)

Lâminas de faces paralelas vidro i N A Ar (n1) Vidro (n2) e B (i-r) r D d e r C d i

Fazendo (2)=(1), teremos:

Prismas Ópticos A D N2 N1 d2 d1 i2 r2 i1 r1 A ar vidro (n1) (n2) ar Ângulo de abertura ar (n1) vidro (n2) A D r2 N2 i1 N1 d2 i2 d1 r1 A

 i1 = r1 + d1 ou d1 = i1 – r1 (1)  i2 = r2 + d2 ou d2 = i2 – r2 (2)  D = d1 + d2 (3)  A = r1 + r2 Substituindo (1) e (2) em (3), teremos:  D = i1 – r1 + i2 – r2 D = i1 + i2 – (r1 + r2) como r1 + r2 = A, teremos: D = i1 + i2 – A

Observação Quando i1 = i2 e r1 = r2 verifica-se que o desvio total (D) do raio de luz ao atravessar o prisma é mínimo (Dmín). Nesses casos simplificaremos as equações da seguinte forma:  A = r1 + r2 como r1 = r2 = r , teremos: A = 2r  D = i1 + i2 – A como i1 = i2 = i , teremos: D = 2i – A

LENTES ESFÉRICAS Sistemas ópticos constituídos de meios transparente, limitados por duas superfícies curvas ou por uma superfície plana e outra curva.

Convergente Divergente Lentes Esféricas Convergente Divergente

Lentes Esféricas Nomenclatura

1º caso: nLENTE > nMEIO (Ex. Lente: vidro; Meio: ar) Comportamento Óptico das Lentes: 1º caso: nLENTE > nMEIO (Ex. Lente: vidro; Meio: ar) a. Borda Fina: b. Borda Grossa: N N C vidro ar vidro ar C N N Lente Convergente Lente Divergente

2º caso: nLENTE < nMEIO (Ex. Lente: ar; Meio: vidro) a. Borda Fina: b. Borda Grossa: N N C ar vidro ar vidro C N N Lente Divergente Lente Convergente

Resumo: Bordas Finas: Grossas: nLENTE > nMEIO Lente Convergente Lente: Vidro Meio: Ar Lente Convergente Lente Divergente nLENTE < nMEIO Lente: Ar Meio: Vidro

Elementos de uma lente O – centro óptico da lente f – distância focal da lente (F = f) Ai – antiprincipal imagem (2f) Fi – foco imagem Ao – antiprincipal objeto (2f) Fo – foco objeto

Lentes convergentes Raios Notáveis 1ª ) Todo raio luminoso incidente paralelo ao eixo principal refrata-se passando pelo FOCO.

Lentes convergentes Raios Notáveis 2ª ) Todo raio luminoso incidente que passa pelo FOCO refrata-se paralelamente ao eixo principal.

Lentes convergentes Raios Notáveis 3ª ) Todo raio luminoso incidente que passa pelo CENTRO óptico não sofre desvio.

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS  Lentes Convergentes Imagem: Real Invertida Menor 1o) Caso Objeto Ao Fi Ai Fo 2f 2f  Nas lentes imagem REAL é o encontro dos raios REFRATADOS.

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS  Lentes Convergentes 2o) Caso Imagem: Real Invertida Mesmo Tamanho Objeto O Fi Ai Ao Fo 2f 2f

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS  Lentes Convergentes 3o) Caso Imagem: Real Invertida Maior Objeto O Fi Ai Ao Fo

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS  Lentes Convergentes Imagem: Imprópria Se forma no infinito 4o) Caso Objeto Ao O Fi Ai Fo

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS  Lentes Convergentes 5o) Caso Imagem: Virtual Direita Maior Objeto O Fi Ai Ao Fo  Imagem VIRTUAL é o encontro dos prolongamentos dos raios REFRATADOS.

Lentes divergentes Raios Notáveis 1ª ) Todo raio luminoso incidente paralelo ao eixo principal refrata-se passando pelo FOCO.

Lentes divergentes Raios Notáveis 2ª ) Todo raio luminoso incidente que passa pelo FOCO refrata-se paralelamente ao eixo principal.

Lentes divergentes Raios Notáveis 3ª ) Todo raio luminoso incidente que passa pelo CENTRO óptico não sofre desvio.

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS  Lentes Divergentes Caso Único Imagem: Virtual Direita Menor Objeto Ai O Fo Fi  Imagem VIRTUAL é o encontro dos prolongamentos dos raios REFRATADOS.

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS  Lentes Divergentes Caso Único Imagem: Virtual Direita Menor Objeto Ai O Fo Fi Quanto mais afastar o objeto da lente, mais a imagem diminui em relação a ela mesma até ela tornar-se um ponto no foco.

Equação de Halley (Fabricantes de Lentes). ESTUDO ANALÍTICO EQUAÇÃO DE GAUSS fo = distância focal P’ = distância da imagem a lente P = distância do objeto a lente 1 = 1 1 f P P’ o = + Equação de Halley (Fabricantes de Lentes). R>0  Face convexa R<0  Face côncava V>0  Lente convergente V<0  Lente Divergente

AUMENTO LINEAR TRANSVERSAL ESTUDO ANALÍTICO AUMENTO LINEAR TRANSVERSAL A = aumento i = tamanho da imagem o = tamanho do objeto A = i – P’ o P = F(+).......................Lente Convergente F(-)...........................Lente Divergente P’ (+) ...................... imagem real P’ (-) ...................... imagem virtual lAl  1 .................... imagem maior lAl  1 .................... imagem mesmo tamanho lAl  1 .................... imagem menor i (+) ....................... imagem direita i (-) ....................... imagem invertida Significados

Olho Humano-Anatomia externa ESTUDO ANALÍTICO VERGÊNCIA (V)  É o inverso da distância focal. V 1 f = [dioptria] = [di] (V)  GRAU [metro] = [m] (f) S.I. Olho Humano-Anatomia externa

Olho Humano Anatomia Interna

Olho Humano Olho Normal

Olho Míope Doenças da Visão 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. Correção: Lentes divergentes.

Olho Hipermétrope Doenças da Visão 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. Correção: Lentes convergentes.

Doenças da Visão Olho Normal

Doenças da Visão Olho Míope

Doenças da Visão Olho Hipermétrope

Astigmatismo Doenças da Visão Diferença de curvatura da córnea ou cristalino nas diferentes direções (comparável às curvaturas de um ovo), e disto resultam diferentes profundidades de foco que distorcem a visão tanto de longe quanto perto. Pode ser corrigido com lentes cilíndricas.

Doenças da Visão Catarata Consiste na opacidade parcial ou total do cristalino ou de sua cápsula.

Presbiopia Doenças da Visão Perda da capacidade de focar imagens nitidamente na retina, pela falta de elasticidade do cristalino. Correção: Lentes convergentes, bifocais e multifocais.