Óptica O estudo da luz Prof. Éder (Boto) Prof. Éder (Boto)

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1 Óptica O estudo da luz Prof. Éder (Boto) Prof. Éder (Boto)

2 Prof. Éder (Boto)

3 Divisão para estudos Óptica geométrica: Conjunto de raios.
Óptica ondulatória: Considera-a como onda. Utiliza-se para o estudo da difração e interferência. Óptica eletromagnética Óptica quântica ou óptica física: dualidade onda-partícula Prof. Éder (Boto)

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5 Raio de luz Representação gráfica do caminho da luz Prof. Éder (Boto)

6 Pincel de Luz Representação gráfica da região do espaço onde a luz de propaga Prof. Éder (Boto)

7 Primária: origem da luz, emite luz
Fontes de luz: Primária: origem da luz, emite luz Sol Lâmpada acesa Chama a vela Carvão em brasa Secundária Reflete a luz (maioria) Prof. Éder (Boto)

8 Fontes de Luz Puntual Extensa Extensa Prof. Éder (Boto)

9 Fontes e Luz Convergente Divergente Cilíndrico Prof. Éder (Boto)

10 Sombra e Penumbra Prof. Éder (Boto)

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13 Sombra e Penumbra: Sombra: Penumbra: Fonte Puntiforme Sombra Obstáculo
Anteparo Fonte Puntiforme Obstáculo Sombra Penumbra: Fonte extensa Sombra Penumbra

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15 Exemplo 04: (FGV SP/2008) Com a finalidade de produzir iluminação indireta, uma luminária de parede possui, diante da lâmpada, uma capa opaca em forma de meio cano. No teto, a partir da parede onde está montada a luminária, sabendo que esta é a única fonte luminosa do ambiente e que a parede sobre a qual está afixada essa luminária foi pintada com uma tinta pouco refletora, o padrão de iluminação projetado sobre esse teto é semelhante ao desenhado em: a) b) c) d)

16 II II III III I I – SOMBRA; II – PENUMBRA; III – LUZ.

17 Observação: O eclipse Solar só ocorre em
a. Eclipse Solar: Eclipse Total Sol Sombra Terra Lua Penumbra Eclipse Parcial Observação: O eclipse Solar só ocorre em fase de Lua Nova.

18 Observação: O eclipse Lunar só ocorre em
b. Eclipse Lunar: Sol Eclipse Parcial Terra Eclipse Total Eclipse Parcial Lua Observação: O eclipse Lunar só ocorre em fase de Lua Cheia.

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22 Fases da Lua:

23 Quarto – Crescente: Quarto – Minguante:

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27 Princípios da óptica geométrica:
Propagação Retilínea da Luz Independência dos Raios de Luz Reversibilidade dos Raios de Luz Prof. Éder (Boto)

28 1 - propagação retilínea da luz
Meio homogêneo e transparente a luz se propaga em linha reta. Prof. Éder (Boto)

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30 Proporções nas sombras e câmeras escuras
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31 Um prédio projeta no solo uma sombra de 15 m de extensão no mesmo instante em que uma pessoa de 1,80 m projeta uma sombra de 2 m. Determine a altura do prédio. H = 13,5 m Prof. Éder (Boto)

32 Aplicações Câmera de Pinhole (pin hole) Prof. Éder (Boto)

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34 Exercícios Uma câmara escura de orifício apresenta comprimento de 40 cm. De um poste de altura 5 m obteve-se, no anteparo, uma imagem de altura 25 cm. Determine a distância do poste até a câmara. Prof. Éder (Boto)

35 2 – Independência dos Raios
Quando se cruzam, um não interfere na trajetória do outro.. Prof. Éder (Boto)

36 02) Num dia em que o sol está visível, um aluno do CEFET-PE, com 1,80m de altura, mede a sua sombra, encontrando 1,20 m. Se, naquele instante, a sombra de um edifício nas proximidades medisse 9,0 m, a altura do edifício seria: a) 10,50 m b) 11,40 m c) 12,00 m d) 13,50 m e) 15,00 m Prof. Éder (Boto)

37 3 - Reversibilidade dos Raios de Luz
Poder percorrer a mesma trajetória, em sentido contrário. Prof. Éder (Boto)

38 As cores Nossos olhos não conseguem distinguir duas cores ao mesmo tempo. Quando combinadas, formam outra cor A cor branca é a sensação que temos quando juntamos todas as cores Prof. Éder (Boto)

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40 Reflexão da Luz

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42 - Reflexão regular: a superfície onde incide a luz é perfeitamente lisa

43 - Reflexão difusa: a superfície não é perfeitamente lisa.

44 REFLEXÃO DA LUZ A partir do ponto de incidência, traçamos uma reta perpendicular à superfície Medimos os ângulos que o raio incidente e o raio refletido fazem com a reta normal raio refletido O QUE MEDIR? Como medir? ângulo de reflexão reta normal r î ângulo de incidência Ponto de incidência raio incidente

45 REFLEXÃO DA LUZ î raio incidente raio refletido reta normal r

46 REFLEXÃO DA LUZ Será que existe alguma relação entre os raios ou entre os ângulos envolvidos?

47 O ÂNGULO DE INCIDÊNCIA É IGUAL AO ÂNGULO DE REFLEXÃO
REFLEXÃO DA LUZ 2a LEI DA REFLEXÃO Qual é a relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão? O ÂNGULO DE INCIDÊNCIA É IGUAL AO ÂNGULO DE REFLEXÃO

48 2 – O ângulo de incidência é igual ao ângulo defletido .
Leis da Reflexão 1 – o raio incidente i, a normal à superfície refletora N e o raio refletido r estão no mesmo plano. 2 – O ângulo de incidência é igual ao ângulo defletido .

49 luz se propaga em linha reta
Espelhos Planos luz se propaga em linha reta

50 Quando a imagem é formada pelos prolongamentos dos raios refletidos, ela é dita virtual
O objeto e a imagem são simétricos em relação ao espelho, isto é, se encontram à mesma distância dele.

51 Inversão Horizontal

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54 O observador vê por reflexão apenas os pontos 3 e 4 que estão localizados exatamente no campo visual do espelho em relação ao olho O do observador.

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56 Quando a luz atravessa as interfaces
Refração da luz Quando a luz atravessa as interfaces

57 Frequência da onda NUNCA muda
O que é? Fenômeno que acontece quando a luz atravessa a interface entre dois meios. Sofre mudança na velocidade e no comprimento de onda. Pode sofrer desvios (provável, utilizações práticas). Em determinadas situações não sofre desvio. Frequência da onda NUNCA muda

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64 Meio isotrópico Em todas as direções as propriedades óticas são as mesmas. Anisotrópico: Direções com carac- terísticas distintas.

65 A luz branca Cor branca é a sensação que temos quando enxergamos todas as cores misturadas. Luz branca é policromática

66 Como selecionar uma luz monocromática?
Gás, led, seleção física.

67 Porque ser monocromática?
Cada uma das cores desvia-se de forma distinta das demais.

68 Dioptro Dois materiais separados por uma superfície lisa.
Dois dioptros: ar-vidro vidro-ar

69 Índice de Refração Absoluto
Compara a velocidade da luz no vácuo (meio absoluto) com a luz do meio. Quanto maior a refringência do meio, menor é a velocidade de propagação da luz. Portanto, a mudança de meio impõe à luz uma mudança na velocidade de propagação

70 Valor do índice de refração
Quanto a velocidade da luz no vácuo é maior que a luz neste meio. No vácuo Em outros meios, diferentes velocidades Ex.: VCristal = km/s Portanto A velocidade da luz 2 x a velocidade da luz no novo meio. n = 2

71 O índice de refração absoluto de qualquer material é sempre n≥1
Índice de refração absoluto: é uma medida da refringência de um meio material (símbolo  n). O índice de refração absoluto de qualquer material é sempre n≥1

72 Velocidade da luz no vácuo
Velocidade da luz no meio Sempre n é admensional É apenas uma proporção

73 Alguns Valores:

74 Incidência e reflexão sempre ocorrerão na refração
Lua Reflexão Incidente Refração

75 Consequência da variação de velocidade
Luz sofre desvio ao atravessar uma interface. ÂNGULO DE INCIDÊNCIA NORMAL ÂNGULO DE REFLEXÃO  ´ ÂNGULO DE REFRAÇÃO 

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77 Situações especiais - 1 Sem desvio Com desvio i = r = 0 º i ≠ r

78 Situações especiais - 2 Do meio menos refringente para o mais refringente Do meio mais refringente para o menos refringente

79 meio 1 meio 2

80 Cada cor possui um desvio diferente.

81 Variação do n em função das cores

82 Quanto mais refringente
V= km/s V= km/s V= km/s Quanto mais refringente mais próximo da normal.

83 Continuidade Óptica

84 Índice de Refração da Glicerina é
igual ao índice de refração do vidro.

85 Extra 01) Considere dois meios homogêneos e transparentes, A e B, separados por uma fronteira F. A luz proveniente do meio A atravessou a fronteira F e passou a se propagar no meio B. Dizemos que ocorre o fenômeno da refração: Se a luz for desviada em sua trajetória ao atravessar a fronteira F. Se a luz sofrer variação de velocidade ao atravessar a fronteira F. c) Somente se forem satisfeitas as duas condições anteriores simultaneamente. d) Quaisquer que sejam os meios A e B. e) Somente se um dos meios for o vácuo.

86 02) O índice de refração absoluto de um meio:
Tem sempre valor menor que 1; É medido em km/s; Só pode ser igual a 1; Obedece a relação n1; Não tem definição exata

87 Leis da Refração O raio incidente e o refratado pertencem
ao mesmo plano. 2. É constante o produto do índice de refração pelo seno do ângulo naquele meio. Lei de Snell - Descartes

88 Lei de Snell - Descartes
Relação entre desvio (ângulo) e índice de refração. n1 = índice de refração do meio 1 n2 = índice de refração do meio 2 1 = ângulo entre a normal e o raio incidente (no meio 1). 2 = ângulo entre a normal e o raio refratado (no meio 2).

89 i i´ r RAIO REFLETIDO ÂNGULO DE INCIDÊNCIA ÂNGULO DE REFLEXÃO
NORMAL ÂNGULO DE REFLEXÃO i i´ RAIO INCIDENTE ÂNGULO DE REFRAÇÃO r RAIO REFRATADO

90 i i´ r RAIO REFLETIDO ÂNGULO DE INCIDÊNCIA ÂNGULO DE REFLEXÃO
NORMAL ÂNGULO DE REFLEXÃO i i´ RAIO INCIDENTE r ÂNGULO DE REFRAÇÃO RAIO REFRATADO

91 (1) (2)

92 Coloque os índices de refração em ordem crescente:

93 Raio Incidente (RI) n1 < n2 v1 > v2 n1 (“mole”) i > r
Meio 1 (ar) Meio 2 (água) Raio Incidente (RI) n1 < n2 v1 > v2 n1 (“mole”) i i > r r n2 (“duro”) Raio Refratado (RR)

94 Raio Incidente (RI) n1 > n2 v1 < v2 n1 (“duro”) i < r
Meio 1 (vidro) Meio 2 (ar) Raio Incidente (RI) n1 > n2 v1 < v2 n1 (“duro”) i i < r r n2 (“mole”) Raio Refratado (RR)

95 Raio Incidente (RI) i = 0º Meio 1 (ar) Meio 2 (água) r = 0º Raio Refratado (RR)

96 Índice de Refração Negativo
O raio se comportaria como se sofresse uma “reflexão na normal”

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