FÍSICA Do grego, que significa natureza, pois nos primórdios eram estudados aspectos do mundo animado e inanimado. Atualmente, é a ciência que estuda a natureza em geral, principalmente, as interações da matéria e energia, desde corpos infinitamente pequenos (mecânica quântica) até infinitamente grandes (Cosmologia). Identifica a trabalha com as leis básicas que regem o universo. Sendo uma ciência, utiliza o método científico, baseando-se na matemática e na lógica para a formulação de seus conceitos.

Divisões da Física Quântica: trata do universo do muito pequeno, dos átomos e das partículas que compõem os átomos. Clássica: trata dos objetos que encontramos no nosso dia-a-dia. Relativística: trata de situações que envolvem grandes quantidades de matéria e energia.

Divisão Tradicional Mecânica (cinemática, dinâmica, estática, hidrostática) Termologia (termometria, calorimetria, termodinâmica) Ondulatória Óptica Eletrologia (eletrostática, eletrodinâmica, magnetismo e eletromagnetismo) Física Moderna

2009: Ano Internacional da Astronomia

Estudo da geometria dos raios de luz. ÓPTICA GEOMÉTRICA Estudo da geometria dos raios de luz.

O que é a luz? Conjunto de comprimentos de onda a que o olho humano é sensível. Faixa de radiação eletromagnética que se situa entre as radiações infravermelhas e ultravioletas. Três grandezas físicas básicas da luz: cor (frequência), brilho (amplitude) e polarização (ângulo de vibração). Simultaneamente, a luz apresenta propriedades de ondas e partículas (dualidade onda-partícula).

Teorias sobre a Luz Primeiras idéias dos gregos (século I aC, Lucrécio): a luz solar e o seu calor eram compostos de pequenas partículas. Teoria corpuscular da luz (século XVII, Isaac Newton): luz como partícula que se desloca com uma velocidade maior na água do que no ar. Teoria ondulatória da luz (século XVII, Huygens): fenômeno ondulatório. Através das experiências de Young e Fresnel conseguiu-se medir o comprimento de onda da luz e provar sua propagação retilínea em meios homogêneos. Foucault, século XIX, descobriu que a luz se deslocava mais rápido no ar do que na água.

Dualidade onda partícula * Caráter ondulatório (até o final do´século XIX): Onda eletromagnética que se propaga no vácuo com velocidade de 3 x 108 m/s. V = λ . F * Caráter corpuscular (Einstein e Planck): Pequeno pacote de energia chamado de fóton. E = h . F Obs.: Em 1911 Compton demonstrou que “a colisão de um fóton com um elétron tem comportamento de corpos materiais.

Fontes de Luz da radiação visível Dependem essencialmente do movimento de elétrons. Os elétrons podem ser levados de um estado de energia mais baixa outro de energia mais alta através do aquecimento ou passagem de corrente elétrica. Ao retornarem a seus níveis mais baixos, os átomos emitem radiação que pode estar na região visível do espectro. A fonte mais comum da radiação visível é o Sol.

Observações Todos os objetos emitem radiação magnética, denominada radiação térmica, devido à sua temperatura. Quando a radiação térmica é visível, os objetos são denominados incandescentes. Um exemplo para esta situação é o Sol. Para que observemos a incandescência, são necessárias temperaturas que excedam a 1.000°C. Quando a luz é emitida de objetos frios, o fenômeno é chamado de luminescência. Os exemplos são as lâmpadas fluorescentes, relâmpagos, e receptores de televisão. Caso a energia que excita os átomos seja originada de uma reação química, chamamos ao fenômeno de quimiluminescência. Mas, o que ocorre em seres vivos, como vagalumes e organismos marinhos, é chamado de bioluminescência.

Classificação das fontes de Luz Primária: possuem luz própria. Ex.: Sol, estrelas. Secundária: necessitam receber luz de uma fonte para serem visualizadas. Ex.: pessoas, caderno.

Meios de Propagação Transparentes: permitem a passagem dos raios de luz e, por isso é possível enxergar os objetos que estão do outro lado de um objeto transparente. Ex.: vidro plano de janela. Translúcidos: permitem a passagem dos raios de luz de uma maneira irregular. É possível enxergar objetos através deles, mas não é possível identificar detalhes. O vidro leitoso é um exemplo. Opacos: não permitem a passagem dos raios de luz. É impossível enxergar através de um corpo opaco. Ex.: parede de alvenaria. Obs: * Em nosso estudos trabalharemos apenas com meios transparentes e homogêneos, nos quais a luz se propaga em linha reta. * Após atravessar um meio, a luz chegará em algum sistema óptico (espelho, globo ocular, lentes)

Trajetória da Luz Reta (direção) + seta (sentido) Raio de luz Feixe convergente Feixe paralelo Feixe divergente

Princípios da Óptica Geométrica Propagação retilínea da luz (sombra, penumbra = eclipse total/parcial). Independência dos raios de luz. Reversibilidade dos raios de luz.

Fenômenos Ópticos REFLEXÃO: ao atingir uma superfície, a luz retorna ao meio de origem. A reflexão pode ser classificada como: regular ou difusa.

Observações a respeito da reflexão Em espelhos ocorre o fenômeno da reflexão regular. A cor exibida por um corpo é determinada pela luz que ele reflete difusamente. Os objetos que vemos diariamente refletem difusamente a luz.

Corpo branco Corpo azul Corpo preto

REFRAÇÃO: passagem da luz de um meio para outro com mudança de velocidade de propagação e na maioria das vezes, desvio de sua trajetória.

Absorção: todo corpo ao sofrer incidência da luz absorve certa quantidade de energia. Obs.: Fenômenos ópticos ocorrem simultaneamente.

Velocidade da Luz A luz se propaga no vácuo numa velocidade constante, que é uma constante da Física, representada por c e igual a 299 792 458 m/s.

O que é a difração da luz? É o fenômeno que ocorre com as ondas quando passam por um orifício ou contornam obstáculos de dimensões na ordem de grandeza do seu comprimento de onda. Para que ocorra a difração com a luz visível é necessária a utilização de redes de difração (superfícies reflexivas ou transparente onde são fritos vários sulcos, uns próximos aos outros). Exemplos da utilização de redes de difração para a luz visível: quando olhamos um tecido de trama fina contra uma fonte de luz distante ou observamos o reflexo num CD ou olhamos para a Lua através de uma nuvem, percebemos halos coloridos (os pequenos obstáculos são a trama, os sulcos do CD ou as gotinhas de água).

Estrutura do olho humano