Prof.: Raphael Carvalho 1ª Série -2013 ÓPTICA GEOMÉTRICA CONCEITOS BÁSICOS Prof.: Raphael Carvalho

ÓPTICA GEOMÉTRICA É a parte da Física que estuda os fenômenos relacionados com a luz e sua interação com meios materiais quando as dimensões destes meios é muito maior que o comprimento de onda da luz.

LUZ Forma de energia radiante que se propaga por meio de ondas eletromagnéticas. A velocidade da luz no vácuo é de cerca de 300.000 km/s.

FONTES DE LUZ As fontes de luz ou luminosas podem ser de 2 tipos: Primárias  São aquelas que produzem a própria luz que emitem.

Secundárias  São aquelas que refletem a luz que outras fontes emitem.

RAIOS DE LUZ São segmentos de reta orientados que representam o sentido de propagação da luz e auxiliam na construção de imagens em diversos sistemas ópticos.

FEIXE DE LUZ É um conjunto de raios de luz. Pode ser de 3 tipos: Convergentes

Divergentes

Paralelos

INTERAÇÃO DA LUZ COM MEIOS MATERIAIS Podemos classificar os meios materiais de acordo com a forma com que a luz se propaga (ou não) nos mesmos.

Meios Transparentes  Permitem que a luz se propague neles também que as imagens ou objetos possam ser vistos nitidamente.

Meios Translúcidos Permitem que a luz se propague neles mas as imagens não podem ser vistos com nitidez.

Meios Opacos Não permitem a propagação da luz.

FENÔMENOS ÓPTICOS Quando um feixe de luz atinge uma superfície de separação entre 2 meios pode ocorrer uma série de fenômenos. Na óptica geométrica os 3 principais são:

Reflexão  É o fenômeno no qual o feixe de luz atinge a superfície de separação entre 2 meios e retorna ao meio onde já se encontrava propagando. Pode ser de 2 tipos: Regular: Normalmente ocorre em superfícies lisas e polidas.

Difusa: Ocorre em superfícies rugosas OBS: A quase totalidade dos objetos que enxergamos em nosso dia-a-dia refletem a luz de forma difusa.

Refração  É o fenômeno no qual um feixe de luz se propagando em um meio atinge uma superfície de separação e passa a se propagar em outro meio.

Absorção  Neste fenômeno parte da energia do feixe de luz é absorvida pela superfície de separação entre 2 meios.

A DISPERSÃO DA LUZ Um feixe de luz pode ser monocromático (quando possui apenas uma cor associada a ele) ou policromático (quando possui várias cores em sua composição).

A luz do sol, por exemplo, é policromática e possui uma infinidade de cores em sua composição, as quais podem ser divididas em 7 cores principais.

As cores de todos os objetos que podemos visualizar são o resultado da reflexão de uma parte da luz policromática que neles incide.

PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA Princípio da Propagação Retilínea da Luz. Nos meios homogêneos, isotrópicos e transparentes, a luz se propaga em linha reta.

Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos. A forma da trajetória de um raio de luz não depende do sentido de sua propagação.

Princípio da Independência dos Raios Luminosos. Quando 2 ou mais feixes luminosos se interceptam em sua trajetória eles não modificam suas características após a interferência.

CONSEQUÊNCIAS DOS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA Sombra e Penumbra. Fontes puntiformes ou pontuais podem produzir apenas sombra.

Fontes extensas produzem sombra e penumbra.

Eclipses

Eclipses

Formação de Imagens no Interior de Câmaras Escuras.

Relação Geométrica

Determinação da Altura de Objetos por Semelhança de Triângulos.

Solução

TEORIA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS Classificações de pontos objeto e pontos imagem.

ESPELHOS PLANOS Nos espelhos planos as imagens se formam por reflexão regular. Vamos estudar agora como as imagens se formam e algumas de suas propriedades.

Vamos adotar a seguinte nomenclatura: I  Raio incidente no espelho; N  Reta normal à superfície do espelho no ponto onde o raio de luz o atinge; R  Raio refletido associado ao raio incidente.

As Leis da Reflexão Regular: 1a – O raio incidente, a normal e o raio refletido são co-planares.

2a – O ângulo formado entre o raio incidente e a normal (i) é igual ao ângulo formado entre o raio refletido e a normal (r). http://www.youtube.com/watch?v=QAj9iYXPL-A

CONSTRUÇÃO DAS IMAGENS Para que um observador consiga ver a imagem refletida pelo espelho é preciso que raios provenientes do objeto sejam refletidos pelo espelho e alcancem seu olho. Isto pode acontecer para diferentes posições do observador.

A imagem pode ser localizada, conforme vimos, aplicando as leis da reflexão. Precisamos de apenas 2 raios luminosos para obtê-la. http://www.youtube.com/watch?v=ZxIPBuqjRBo http://www.youtube.com/watch?v=rs7mBQpWQgM

CAMPO VISUAL DE UM ESPELHO PLANO Podemos determinar o campo visual de um espelho plano (a região do espaço que pode ser vista por reflexão) usando um procedimento simples.

Exercício

TRANSLAÇÃO DE UM ESPELHO PLANO Quando um espelho plano se desloca uma distância d do observador sua imagem desloca-se uma distância D = 2d. Vejamos.

Obs: O ângulo alfa deve ser expresso em graus. ASSOCIAÇÃO DE ESPELHOS PLANOS Quando dois espelhos planos são associados formando um ângulo alfa entre eles haverá a formação de n imagens, onde n obedece à seguinte relação: Obs: O ângulo alfa deve ser expresso em graus. CUIDADO: Quando a relação entre os ângulos (360º/alfa) for um número par, o ponto objeto P poderá assumir qualquer posição entre os dois espelhos, mas se for um número ímpar, o ponto objeto P, deverá ser posicionado no plano bissetor de alfa.

Exercício: O ângulo formado por dois espelhos planos angulares é o quíntuplo do número de imagens obtidas de um único objeto pela associação. a) Qual o número de imagens formadas? b) Qual o ângulo formado entre os espelhos?