Captulo 5

A LUZ

Conceitos Bsicos da ptica

A luz uma forma de energia radiante que sensibiliza

nossos olhos. Ela se propaga nos meios materiais e tambm no

vcuo. A luz que recebemos do Sol percorre 150.000.000 km a uma

velocidade de 300.000 km/s. Assim, a luz emitida pelo Sol, nesse

exato momento em que voc est lendo esta folha, s vai chegar

Terra daqui a cerca de 8 min.

Em relao s distncias percorridas pela luz das outras

estrelas at a Terra, vericamos que elas sorepresentadas por

nmeros extremamente grandes.

Por exemplo, a luz emitida pela Estrela Alfa da Constelao

de Centauro a segunda estrela mais prxima da Terra demora

cerca de 4,3 anos para chegar at ns. Por causa desses nmeros

extensos, multo comum medirmos essas enormes distncias com a

unidade ano-luz, que a distncia percorrida pela luz no vcuo em

1 ano. Filme 1: Aurora Bureal

Figura 1: Universo

Fontes de luz

Denominamos fontes primrias de luz os corpos capazes de produzir e emitir a luz. Esses corpos so chamados de corpos

luminosos.

As fontes primrias de luz podem ser naturais ou artificiais. Como exemplo de fonte natural de luz, podemos citar as

estrelas e alguns animais (vaga-lumes e peixes abissais) cujos

organismos produzem e irradiam luz. Por outro lado, lmpada

acesa exemplo de uma fonte artificial de luz.

A maioria dos corpos no irradia luz prpria, ou seja, no so luminosos. Os corpos no-luminosos, como a Lua ou as

pginas deste livro, so fontes secundrias de luz, as quais somente

so visveis quando refletem a luz. Esses corpos so chamados de

corpos iluminados.

Os corpos iluminados podem, em determinadas condies, tornar-se corpos luminosos, como, por exemplo, um

metal aquecido ao rubro ou um pedao de carvo em brasa.

Captulo 5

Figura 3: Lua

Fenmenos da propagao da luz

Para representar a propagao luminosa, utilizamos os raios de luz, que so linhas orientadas que definem a direo e o

sentido de propagao da luz. Os raios de luz no tm existncia

fsica; so meros elementos geomtricos de representao. Por

exemplo, podemos representar por raios a energia luminosa de

uma lmpada irradiando-se em todas as direes.

Figura 2: Lmpada acesa

100

Qualquer conunto de raios de luz um feixe de luz. Se os raios do conjunto tiverem um vrtice comum, o conjunto um

pincel de luz. Os pincis so classificados em trs tipos: o de raios

paralelos, o de raios convergentes e o de raios divergentes.

Figura 4: Pincis de luz. Numa viso tridimensional,os raios paralelos so abraados

por um cilindro; os convergentes ou divergentes, por um cone.

Quando a luz atinge a fronteira entre dois meios pticos,

podem ocorrer basicamente trs fenmenos luminosos: a reflexo,

a refrao e a absoro (Figura 2).

Figura 5: Os trs fenmenos pticos (reflexo, refrao e absoro), representados separadamente

com a utilizao do conceito de raio de luz.

importante observar que esses trs fenmenos ocorrem simultaneamente. Por exemplo, em uma piscina, a luz solar

refletida na superfcie da gua, ao mesmo tempo que a gua se

aquece por absorver a energia radiante e se ilumina pela luz

refratada. A anlise em separado de cada um desses trs fenmenos

se faz apenas por uma questo de simplicidade e clareza.

Captulo 5

Cilndrico Cnico divergente Cnico convergente

Reflexo Refrao Absoro

101

Transferncia dos objetos e das substncias

Captulo 5

A reflexo pode ser regular ou difusa, dependendo de a superfcie refletora ser lisa ou spera.

Nos espelhos em geral, temos reflexo regular; em uma parede caiada, ocorre a reflexo difusa.

A mesma distino pode ser feita quando a luz se refrata. A refrao pode ser regular, como numa superfcie tranquila das

guas de um lago, ou difusa, como numa janela de vidro fosco.

De acordo com o seu comportamento passagem da luz, os objetos podem ser classificados em:

transparentes - objetos que permitem a passagem da luz de

maneira regular, possibilitando uma perfeita visualizao das

imagens; (Figura 6)

opacos - aqueles que no permitem a passagem da luz; (Figura 8)

translcidos - os que permitem a passagem da luz, mas no de

maneira regular, tornando difusa a visualizao das imagens.

(Figura 7)

As substncias tambm podem ser transparentes, opacas ou

translcidas. Vale observar, por exemplo, que embora a substncia

vidro seja transparente, uma placa de vidro com superfcie irregular um objeto translcido.

Figura 6: Vidro hialino

Figura 7: Vidro fosco

Figura 8: Tela de projeo

102

Captulo 5

A cor de um corpo

luz do Sol, os objetos se apresentam nas mais variadas cores: azuis, verdes, vermelhos etc.

Mas como explicamos esse fato, se todos os objetos so iluminados com a mesma luz do Sol?

Inicialmente, precisamos entender que a luz que recebemos do Sol uma luz branca (branco-amarelada). Essa luz

policromtica, composta de sete radiaes monocromticas:

vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta

(VAAVAAV).

Devemos levar em conta, tambm, que os objetos no se comportam todos do mesmo modo em relao s radiaes:

determinados objetos refletem difusamente todas as radiaes

componentes da luz branca; outros refletem somente algumas, e h

os objetos que podem absorver todos os componentes da luz que

incide sobre eles.

O importante o componente (ou componentes) refletido

difusamente pelo objeto. Por exemplo, se um objeto iluminado

com luz branca refletir difusamente apenas o componente verde,

ele ser visto por ns na cor verde; se refletir somente a cor

vermelha, ser visto na cor vermelha, e assim por diante (Figura 3).

Figura 9: Um objeto que, banhado pela luz branca solar (policromtica),

difunde apenas a radiao azul. Aos

nossos olhos, ele se apresenta azul.

Figura 8: Disperso da luz

103

Captulo 5

PRINCPIOS DA PTICA GEOMTRICA

Princpio da propagao retilnea, o qual estabelece que, nos

meios homogneos e transparentes, a luz se propaga em linha reta

(Figura 10); um meio homogneo aquele que apresenta as

mesmas propriedades em todos os seus pontos;

Princpio da independncia dos raios luminosos, segundo o qual

as trajetrias dos raios de luz so independentes; quando vrios

feixes luminosos so emitidos, simultaneamente, por fontes

diferentes, cada um deles se comporta como se os outros no

existissem, ou seja, os feixes podem se cruzar sem que um altere a

propagao do outro; esse fato verifica o princpio da propagao

retilnea dos raios luminosos (Figura 11).

Princpio da reversibilidade dos raios luminosos, que estabelece

que a trajetria de um raio de luz no se modifica quando se

inverte o sentido de sua propagao; as trajetrias dos raios de luz

que vo de um ponto A at um ponto B so as mesmas dos raios

que vo de B para A (Figura 12).

Figura 10: A sombra projetada por um edifcio corroba a propagao

retilnea da luz.

Figura 12: Se uma pessoa observa os olhos de uma outra, os olhos dessa

outra pessoa podem ob-servar os

olhos da primeira, em virtude da

reversibilidade da trajetria dos

raios.

Figura 11: Raios se cruzam sem

interferir no trajeto do outro raio.

104

Captulo 5

O fsico e matemtico francs, Pierre de Fermat (1601- 1665), elaborou

um princpio por meio do qual se conseguem sintetizar vrios princpios

e leis da ptica Geomtrica, entre eles os trs princpios anteriores.

um princpio econmico e elegante, mas nem sempre usado

didaticamente, pois a sua aceitao no to natural quanto a dos

outros. Diz o princpio de Fermat: o percurso efetuado pela luz para se

deslocar entre dois pontos tal que o tempo gasto nesse deslocamento

mnimo.

Como em um meio homogneo e transparente a velocidade da luz a

mesma em todos os pontos do meio, o menor tempo para se deslocar

entre dois pontos se obtm no menor percurso que liga esses dois

pontos. Ora, a menor distncia entre dois pontos a medida do

segmento de reta que os une e, portanto, esse o percurso escolhido

pela luz. Alm disso, como o princpio de Fermat no faz restrio

alguma com relao ao sentido de propagao, o percurso de tempo

mnimo entre dois pontos, A e B, o mesmo, tanto quando a luz vai de

A para B, como em sentido contrrio. Dessa forma, o princpio da

propagao retilnea e o princpio da reversibilidade dos raios luminosos

tambm resultam como uma decorrncia do princpio de Fermat.

105

http://en.wikipedia.org/wiki/Pierre_de_Fermathttp://pt.wikipedia.org/wiki/Pierre_de_Fermat

Captulo 5

Exerccios de Fixao

01. Imagine-se na janela de um apartamento situado no 10 andar de um

edifcio. No solo, um carpinteiro bate um prego numa tbua. Primeiro voc

enxerga a martelada, para depois de certo intervalo de tempo escutar o rudo

correspondente. A explicao mais plausvel para o fato :

a) a emisso do sinal sonoro atrasada em relao emisso do sinal

luminoso.

b) o sinal sonoro percorre uma distncia maior que o luminoso.

c) o sinal sonoro propaga-se mais lentamente que o luminoso.

d) o sinal sonoro bloqueado pelas molculas de ar, que dificultam sua

propagao.

e) o sentido da audio mais precrio que o da viso.

02. A velocidade de propagao das ondas luminosas:

a) infinitamente grande.

b) mxima no ar.

c) maior na gua que no vcuo.

d) vale 300.000 km/s no vidro.

e) vale 3,00 .1010 cm/s no vcuo.

03. So fontes luminosas primrias:

a) lanterna acesa, espelho plano, vela apagada.

b) olho-de-gato, Lua, palito de fsforo aceso.

c) lmpada acesa, arco voltaico, vaga-lume aceso.

d) planeta Marte, ao aquecido ao rubro, parede de cor clara.

e) tela de uma TV em funcionamento, Sol, lmpada apagada.

04. Define-se um ano-luz como a distncia percorrida por um sinal luminoso

no vcuo durante um ano terrestre. Sabendo que, no vcuo, a luz viaja a uma

velocidade de 3,0 . 105 km/s, calcule, em metros, o comprimento equivalente a

um ano-luz.

106

05. Considere a seguinte citao, extrada de um livro de Fsica: Quando

contemplamos o cu numa noite de tempo bom, recebemos das estrelas um

relato do passado.

Utilizando argumentos cientficos, comente o pensamento do autor

06. A bandeira do Brasil esquematizada na Figura abaixo confeccionada em

tecidos puramente pigmentados:

Estando estendida sobre uma mesa no interior de um recinto absolutamente

escuro, a bandeira iluminada por luz monocromtica. Determine de que

cores sero vistas as regies designadas por 1, 2, 3 e 4 no caso de:

a) a luz monocromtica ser verde;

b) a luz monocromtica ser vermelha.

7. Um jarro pintado de cor clara pode ser visto de qualquer posio do interior

de uma sala devidamente iluminada. Isso ocorre porque:

a) o jarro refrata grande parte da luz que recebe.

b) o jarro difunde para os seus arredores grande parte da luz que recebe. c) o jarro absorve a luz que recebe.

d) o jarro um bom emissor de luz.

e) o jarro reflete toda a luz que recebe.

08.Um laboratrio fotogrfico usa luz monocromtica vermelha para revelao

e cpia de Filmes. Um objeto que, sob luz branca, se apresenta na cor verde pura, dentro desse laboratrio ser visto na cor:

a) branca.

b) preta.

c) vermelha.

d) verde.

e) violeta.

Captulo 5

Figura 13: Bandeira do Brasil

107

Cmara escura

Captulo 5

A cmara escura de orifcio , basicamente, uma caixa feita

de material opaco, com um orifcio em uma das faces, para

penetrao da luz. Colocando-se um objeto luminoso, ou

iluminado, diante da face em que h o orifcio, obtm-se na face

oposta e paralela uma Figura geometricamente semelhante ao

objeto, porm invertida. Essa ltima face pode ser feita com papel

vegetal, ou outro material translcido, para permitir a observao,

pelo lado de fora da caixa, da Figura projetada. Esse dispositivo nos

d uma ideia do princpio de funcionamento de uma mquina

fotogrfica e tambm do olho humano.

Figura 6: Cmara escura de orifcio e a figura projetada.

Faamos, ainda, duas importantes observaes acerca da

cmara escura:

Na cmara escura, podemos constatar os trs princpios da

ptica Geomtrica: o fato de os raios se encontrarem na regio do

orifcio no interfere na propagao de cada um deles, que o

princpio da independncia; a propagao retilnea a responsvel

pelo fato de a imagem ser geometricamente semelhante ao objeto;

e, de acordo com o princpio da reversibilidade, podemos inverter

a regio externa cmara escura com a regio interna, que o

esquema de construo da imagem continua vlido.

Figura 14: Cmara escura

108

Analisando a Figura e observando a semelhana dos

tringulos determinados pelos raios de luz, temos:

Captulo 5

Eclipses

A palavra eclipse significa ocultao, total ou parcial, de

um astro pela interposio de um outro, entre o astro e o

observador, ou entre um astro luminoso e um astro iluminado. Por

exemplo, ocorre eclipse do Sol quando a Lua, em seu movimento

de translao, coloca-se entre o Sol e a Terra. Conforme a

localizao de um observador, ele pode ver um eclipse total ou um

parcial. H ainda a possibilidade de um observador no conseguir

perceber o eclipse.

Pode ocorrer, tambm, o eclipse da Lua. Esse fenmeno

ocorre quando nosso satlite natural passa pela regio de sombra

da Terra, determinada pelos raios solares que tangenciam a

superfcie terrestre. Segundo o esquema seguinte, noite na regio

D. Um observador que esteja em qualquer ponto dessa regio no

v a Lua. Isso acontece por duas razes: primeiro, porque ela no

uma fonte luminosa e, segundo, porque a luz solar no a atinge.

As Fases da Lua

O Filme 2 ilustra a trajetria da Lua, considerando seu

movimento ao redor da Terra. Essa rbita ligeiramente elptica e,

para detalhar melhor as situaes, ns a dividimos em quatro

partes. Cada parte corresponde a um conjunto de situaes que

denominamos fases da Lua.Filme 2: Trajetria da Lua em relao

Terra considerando-se a observao

de um ponto muito acima do Polo

Norte.

Figura 15: Eclipse Solar

Animao 1: Eclipse Lunar

109

Na figura 12, vemos que, assim como metade da Terra

est sempre iluminada pelo Sol, com a Lua acontece o mesmo. A

fase da Lua depende de quanto podemos observar dessa metade

iluminada pelo Sol. O intervalo de tempo entre duas situaes

idnticas chamado de ms lunar, ou ms siandico. Ele dura 29

dias, 12h44min2,8s.

Na figura 12, temos a representao da viso da Lua para

um observador terrestre situado no Hemisfrio Sul quando ela

passa pelas 4 posies de sua rbita. No Hemisfrio Norte, um

observador terrestre v essas mesmas figuras, porm invertidas. Isso

no por acaso. Em relao a ns, esse observador est de ponta-

cabea.

Nos dias que sucedem a situao do ponto P2, um

observador terrestre v crescer a frao iluminada que ele pode

observar. a fase denominada quarto crescente. Quando a Lua est

no ponto P3, ela se mostra como um disco totalmente iluminado.

Comea o perodo de lua cheia. A partir do ponto P4, vai

diminuindo

(minguando) a frao iluminada que vemos aqui da Terra. a fase

de quarto minguante.

No ponto P1, a Lua apresenta-se com um disco escuro

bem tnue e s vista durante o dia. S no est totalmente

invisvel porque recebe luz refletida pela Terra. Depois desse

trecho, um novo ciclo lunar vai comear. Essa a fase da lua nova.

S h possibilidade de a Lua estar alinhada com a Terra e

o Sol nas fases de lua nova e lua cheia. Mas, como a rbita da Lua

est inclinada de 5 7 em relao ao plano da rbita da Terra ao

redor do Sol, mesmo nessas fases o alinhamento ocorre com pouca

frequncia. Quando ocorre, temos os eclipses.

Captulo 5

Lua Nova (P1)

Quarto crescente (P2)

Lua cheia (P3)

Figura 17: Fases da lua

Figuras 18: Fases da lua

110

Lua minguante (P4)

Captulo 5

TESTES

01. Uma pessoa de 1,8 m de altura est em p ao lado de umedifcio de

altura desconhecida. Num dado instante, a sombra dessa pessoa, projetada

pela luz solar, tem uma extenso de 3,0 m, enquanto a sombra do edifcio

tem uma extenso de 80 m. Qual a altura, em metros, do edifcio?

02. Do fundo de um poo, um observador de altura desprezvel contempla um

avio, que est 500 m acima de seus olhos. No instante em que a aeronave

passa sobre a abertura do poo, o observador tem a impresso de que a

envergadura (distncia entre as extremidades das asas) abrange exatamente o

dimetro da abertura. Considerando os elementos figura ilustrativa ao lado, fora de escala, calcule a envergadura l do avio.

03.Um feixe luminoso, partindo de uma fonte puntiforme, incide sobre um

disco opaco de 10 cm de dimetro. Sabendo-se que a distncia da fonte ao

disco corresponde a um tero da distncia deste ao anteparo e que os planos da fonte, do disco e do anteparo so paralelos, pode-se afirmar que

o raio da sombra do disco, projetada sobre o anteparo, de:

a) 15 cm.

b) 20 cm.

c) 25 cm.

d) 35 cm.

e) 50 cm.

111

a) 12 m.b) 24 m.c) 48 m.d) 72 m.e) 120 m.

a) 10 m.b) 20 m.

c) 25 m.

d) 30 m.e) 60 m.

12. O esquema representa o corte de uma cmara escura de orifcio, diante da

qual existe um corpo luminoso AB de 40 cm de comprimento:

Considerando a = 100 cm e b = 20 cm, calcule o comprimento da figura AB

projetada na parede do fundo da cmara.

13. Num eclipse da Lua, a posio relativa dos trs astros, Sol, Lua e Terra, a

seguinte:

a) O Sol entre a Lua e a Terra.

b) A Lua entre o Sol e a Terra.

c) A Terra entre o Sol e a Lua.

d) A Terra e a Lua esquerda do Sol.

e) impossvel a ocorrncia de um eclipse da Lua.

112

Captulo 5

a) 8 cm.

b) 16 cm.

c) 32 cm.

d) 50 cm.

e) 60 cm.

14. Um dos mtodos para medir o dimetro do Sol consiste em determinar o

dimetro de sua imagem ntida, produzida sobre um anteparo, por um orifcio

pequeno feito em um carto paralelo a este anteparo, conforme ilustra a gurafora de escala ao lado.

Em um experimento realizado por esse mtodo, foram obtidos os seguintes dados

I. Dimetro da imagem = 9 mm

II. Distncia do orifcio at a imagem = 1,0 m

III. Distncia do Sol Terra = 1,5 .1011 m

Qual aproximadamente o dimetro do Sol medido por esse mtodo?

a) 1,50 . 1089 m

b) 1,35 . 10 mc) 2,70 . 108 md) 1,35 . 108 m

e) 1,50 . 109 m

Captulo 5

113

Captulo 5

114

CONSEQUNCIAS DOS PRINCPIOS DA PTICA GEOMTRICA

Sombra e Penumbra

Em ptica, a palavra sombra significa regio no

iluminada. Ela pode ser produzida pela interposio de um objeto

opaco entre uma fonte de luz e um anteparo. A sombra

consequncia da propagao retilnea da luz.

Ao analisar as sombras, podemos verificar que algumas

delas tm contornos bem definidos, mas outras no.

Na figura 19, temos um objeto que atingido por um pincel

cilndrico, um caso de sombra cujo contorno bem definido.

Vejamos agora a formao de sombra e penumbra.

Isso acontece quando a fonte de luz extensa. conforme a figura 20.

Na figura 20 observamos a formao de trs regies: a

primeira, totalmente escura (sombra); a segunda, uma regio

parcialmente iluminada (penumbra); e a terceira, uma regio

totalmente iluminada.

Figura 19: Sombra bem definida

Figura 20: Sombra e penumbra

GENERALIDADES SOBRE SISTEMAS PTICOS

Em geral, h dois tipos principais de sistemas pticos: os

refletores e os refratores.

No grupo dos sistemas pticos refletores, encontram-se os

espelhos, que so superfcies polidas de um corpo opaco, com alto

poder de reflexo.

No grupo dos sistemas pticos refratores, por sua vez,

encontram-se os dioptros, que so constitudos de dois meios

transparentes separados por uma superfcie regular. Associaes

convenientes de dioptros do origem a utenslios pticos de

grande importncia prtica, como lentes e prismas, dentre outros.

Captulo 5

115

Ponto objeto e Ponto imagem

Relativamente a determinado sistema ptico, chama-se

ponto objeto o vrtice do pincel luminoso incidente.

importante destacar que:

Ponto objeto real (POR) o vrtice de um pincel incidente

divergente, sendo formado pelo cruza-mento efetivo dos raios de

luz. Relativamente a S1, temos um ponto objeto real.

Os conceitos de ponto objeto e ponto imagem so

essenciais no estudo de ptica Geomtrica.

Considere as trs figuras a seguir, em que so representados

trs sistemas pticos genricos, S1, S2 e S3, nos quais incide luz:

Ponto objeto virtual (POV) o vrtice de um pincel

incidente convergente, sendo formado pelo cruzamento dos

prolongamentos dos raios de luz. Relativamente a S2, temos um

ponto objeto virtual.

Captulo 5

Ponto objeto imprprio (POI) o vrtice de um pincel

incidente cilndrico, estando situado no infinito. Relativamente a

S3, temos um ponto objeto imprprio.

Relativamente a determinado sistema ptico, chama-se

ponto imagem o vrtice do pincel luminoso emergente.

Convm destacar que:

Ponto imagem real (PIR) o vrtice de um pincel

emergente convergente, sendo formado pelo cruzamento efetivo

dos raios de luz.

Ponto imagem virtual (PIV) o vrtice de um pincel

emergente divergente, sendo formado pelo cruzamento dos

prolongamentos dos raios de luz.

Ponto imagem imprprio (PII) o vrtice de um pincel

emergente cilndrico, estando situado no infinito.

116

Considere, agora, as trs guras a seguir, em que so representados trs sistemas pticos genricos, S4, S5 e S6 dos quais

emerge luz:

PIR PIV PII

4 5 6

Captulo 5

Para facilitar a assimilao, observe os exemplos seguintes.

Exemplo 1:

117

Exemplo 2:

Nota: A imagem que L1 conjuga (faz corresponder) a P1 imprpria:

Essa imagem comporta-se como objeto imprprio em relao a L2.

Captulo 5

118

Exemplo 3:

Nota: Embora P1 tenha sido formado pelo cruzamento dos prolongamentos

dos raios de luz, comporta-se, em relao a lente, como ponto imagem real,

pois corresponde ao vrtice de um pincel emergente convergente.

Uma lupa (lente de aumento) pode concentrar a luz

recebida do Sol numa pequena regio, como P. Colocando-se a

extremidade inflamvel de um palito de fsforo em P, ela poder se

incendiar.

Em relao ao sistema ptico lupa, o Sol, situado a grande

distncia, comporta-se como objeto imprprio, enquanto P uma

imagem real do Sol (formada efetivamente por raios luminosos).

Exemplo 4:

Captulo 5

119

As imagens reais podem ser projetadas em anteparos,

como teles ou paredes.

Isso ocorre pelo fato de os pontos de imagens reais

constiturem vrtices efetivos de feixes luminosos emergentes do

sistema ptico.

Depois de incidir no anteparo, a luz que determina a

imagem real difundida para o ambiente, permitindo a observao

coletiva, isto , a viso da figura projetada por vrios observadores simultaneamente. No cinema, por exemplo, a imagem projetada na

tela real.

Convm salientar, entretanto, que uma imagem real

tambm pode ser visualizada diretamente, isto , sem estar

projetada em anteparos. Para isso, basta que o observador

posicione o seu globo ocular de modo a ser atingido pela luz,

conforme mostra o esquema ao lado:

As imagens virtuais no podem ser projetadas em

anteparos. Isso ocorre porque no h luz na regio em que se forma

uma imagem virtual.

Observe que, embora no possa ser projetada em

anteparos, uma imagem virtual pode ser vista por um observador,

comportando-se em relao ao seu globo ocular como um objeto

real. No esquema ao lado, representamos o exposto.

Comentrios:

Captulo 5

Exerccios de Fixao

Responda aos testes de 15 a 20 com base nas informaes seguintes.

15. A luz incidente recebida por L1 provm de um:

120

Considere estas convenes e a associao de sistemas pticos:

POR = ponto objeto real POV = ponto objeto virtual POI = ponto objeto imprprio PIR = ponto imagem real PIV = ponto imagem virtual PII = ponto imagem imprprio L1 = lente convergenteL2 = lente divergenteE = espelho plano

a) POR

b) POV

c) POI

d) PIR

e) PII

16. Em relao a L1, o ponto P1 :

a) POR

b) POV

c) PIR

d) PIV

e) PII

Captulo 5

121

17. Em relao a L2, o ponto P1 :

a) POR

b) POV

c) PIR

d) PIV

e) PII

18. Em relao a L2, o ponto P2 :

a) POR

b) POV

c) PIR

d) PIV

e) PII

19. Em relao a E, o ponto P2 comporta-se como:

a) POR

b) POV

c) PIR

d) PIV

e) PII

20. Em relao a E, o ponto P3 :

a) POR

b) POV

c) PIR

d) PIV

e) PII

21. Classifique os pontos abaixo em relao aos respectivos sistemas

pticos:

Exerccios de Recapitulao

Captulo 5

01. Analise se as afirmaes seguintes esto corretas ou erradas (d comoresposta a soma dos nmeros das afirmaes corretas):

(01) O motorista de um carro, ao dirigir os olhos para o retrovisor, percebe os olhos de um passageiro. Pelo princpio da reversibilidade, se o passageiro olhar para o espelho, perceber os olhos do motorista.

(02) Se uma bandeira brasileira for iluminada com luz monocromtica amarela, ela ser vista apenas nas cores preta e amarela.

(04) A luz que emana de uma estrela que est a 500 anos-luz da Terra leva 500 anos para chegar ao nosso planeta.

(08) Pelo princpio da independncia, podemos acender duas lmpadas simultaneamente em um mesmo ambiente sem que uma atrapalhe a propagaoda luz emitida pela outra.

(16) Numa sala totalmente selada e sem fontes de luz, podemos ver os objetos por causa da luz que vai dos olhos at eles.

(32) Nos dias ensolarados, o asfalto apresenta-se quente devido ao fenmeno da absoro da luz.

Soma: ______________

122

02. Analise as proposies seguintes:

I. No vcuo, a luz propaga-se em linha reta.

II. Em quaisquer circunstncias, a luz propaga-se em linha reta.

III. Nos meios transparentes e homogneos, a luz propaga-se em linha reta.

IV. Ao atravessar a atmosfera terrestre, a luz propaga-se em linha reta.

O que voc concluiu?

a) Somente I correta.

b) Somente I e III so corretas.

c) Somente II e III so corretas.

d) Todas so corretas.

e) Todas so erradas.

Captulo 5

123

03. Acreditavam os antigos que a capacidade de visualizao devia-se a um

estranho mecanismo que consistia de os olhos lanarem linhas invisveis

terminadas em ganchos (anzis) que capturavam os detalhes dos objetos

visados e traziam as informaes aos rgos visuais, possibilitando enxergar.

To logo foi aprimorada a noo de luz, essa teoria foi demovida mediante o

seguinte argumento:

a) A luz propaga-se em linha reta.

b) Os raios luminosos tm um nico sentido de propagao.

c) No possvel enxergar em ambientes totalmente escuros.

d) S possvel enxergar corpos que difundem a luz de outros corpos.

e) S possvel enxergar corpos que emitem luz prpria.

04. Considere os seguintes dados: distncia do Sol Terra 1,5 . 108 km;

velocidade da luz no vcuo: 3,0 . 105 km/s. Admita que a partir de um

determinado instante o Sol deixasse de emanar energia, isto , apagasse.

Quanto tempo aps o referido instante esse fato seria registrado na Terra?

05. Um objeto luminoso e linear colocado a 20 cm do orifcio de uma cmara

escura, obtendo-se, em sua parede do fundo, uma figura projetada de 8,0 cm de

comprimento. O objeto ento afastado, sendo colocado a 80 cm do orifcio da

cmara. Calcule o comprimento da nova figura projetada na parede do fundo da

cmara.

Captulo 5

124

06. Considere o esquema ao lado, em que o observador olha atravs de um

canudo cilndrico, de eixo ho-rizontal, de 20 cm de dimetro e 80 cm de

comprimento. O rapaz observa que um disco, distante 8,0 m do seu olho, parece

encaixar-se perfeitamente na boca do canudo. Supondo desprezvel a distncia

do olho do rapaz ao canudo, calcule o raio do disco, admitindo que seja circular.

07. Na figura abaixo, S1 e S2 so sistemas pticos e P1 uma fonte puntiforme de

luz:

Com base nessa situao, responda:

a) O que representa P1 em relao a S1?

b) O que representa P2 em relao a S1? E em relao a S2?

c) O que representa P3 em relao a S2?

08. Um grupo de escoteiros deseja construir um acampamento em torno de uma

rvore. Por segurana, eles devem colocar as barracas a uma distncia tal da base

da rvore que, se cair, ela no venha a atingi-los. Aproveitando o dia ensolarado,

eles mediram, ao mesmo tempo, os comprimentos das sombras da rvore e de um

deles, que tem 1,5 m de altura; os valores encontrados foram 6,0 m e 1,8 m,

respectivamente. Qual deve ser a menor distncia das barracas base da rvore?

Captulo 5

125

09. A figura abaixo representa uma fonte extensa de luz L e um anteparo opaco

A dispostos paralelamente ao solo (S) O valor mnimo de h, em metros, para que

sobre o solo no haja formao de sombra, :

a) 2,0b)1,5c)0,80d) 0,60e) 0,30

10. A figura ao lado est fora de escala; reproduz, porm, corretamente, os

aspectos qualitativos da geometria do sistema Terra, Lua, Sol durante um eclipse

anular do Sol. Qual das opes abaixo melhor representa a situao aparente do

Sol e da Lua para observadores situados respectivamente nas zonas I, II e III da

Terra?

Cdigo:

Crculo maior: Sol

Crculo menor: Lua

Parte cinza = sombra

a)

b)

c)

d)

e)

11. Uma pessoa de 1,80 m de altura encontra-se a 3,0 m de uma cmara escura de

orifcio. Sendo de 30 cm o comprimento da cmara, determine o tamanho da

imagem dessa pessoa.

126

Captulo 5

12. (Fatec-SP) Mediante cmara escura de orifcio, obtm-se uma imagem do

Sol, conforme o esquema:

Dados: Distncia do Sol Terra a = 1,5 . 1011 m;

Distncia do orifcio ao anteparo b = 1,0 m; Dimetro da imagem d = 9,0 mm.

Para o dimetro D do Sol resultam, aproximadamente:

13. (Mackenzie-SP) Um estudante interessado em comparar a distncia da Terra

Lua com a distncia da Terra ao Sol, costumeiramente chamada unidade

astronmica (UA), implementou uma experincia da qual pde tirar algumas

concluses. Durante o dia, veri cou que em uma das paredes de sua sala de

estudos havia um pequeno orifcio, pelo qual passava a luz do Sol,

proporcionando na parede oposta a imagem do astro. Numa noite de lua cheia,

observou que pelo mesmo orifcio passava a luz proveniente da Lua e a imagem

do satlite da Terra tinha praticamente o mesmo dimetro da imagem do Sol.

Como, por meio de outra experincia, ele havia concludo que o dimetro do Sol

cerca de 400 vezes o dimetro da Lua, a distncia da Terra Lua de

aproximadamente:

a) 1,7 . 1010 m

b)1,4 . 109 m

c)1,7 . 107 m

d) 1,4 . 1012 m

e) Nenhuma das anteriores.

a) 400 UA

b)2,5 UA

c)0,25 UA

d) 2,5 . 103 UA

e) 1,5 . 103 UA

14. Determine o tamanho da imagem formada no interior de uma cmara escura

de orifcio de 30 cm de comprimento, de um homem de 2,0 m de altura colocado

a 50 cm da cmara.

127

Captulo 5

15. Enem.Na eternidadeEu quisera ter Tantos anos-luz Quantos fosse precisarPra cruzar o tnel Do tempo do seu olhar

Gilberto Gil usa na letra da msica a palavra composta ANOS-LUZ. O sentido prtico, em geral, no obrigatoriamente o mesmo que na cincia. Na Fsica, um ano luz uma medida que relaciona a velocidade da luz e o tempo de um ano e que, portanto, se refere a

16. Entre uma fonte puntiforme de luz e um anteparo coloca-se um objeto opaco

de forma quadrada com 20 cm de lado. O objeto est a 1,5 m da fonte e a 3,0 m

do anteparo. Determine, em m2, a rea da sombra do objeto no anteparo.

a) tempo.

b)acelerao.

c)distncia

d) velocidade.

e) luminosidade.

a) sombra, sombra e penumbra.b)sombra, sombra e sombra.

c)penumbra, sombra e penumbra.

d) sombra, penumbra e sombra.

e) penumbra, penumbra e sombra.

17. (UFR-RJ) Na figura abaixo, F uma fonte de luz extensa e A, um anteparo opaco. Pode-se afirmar que I, II e III so, respectivamente, regies de:

Captulo 5

128

a) o Sol uma fonte extensa de luz.

b)a luz um fenmeno ondulatrio.

c)a luz do Sol contm diferentes cores.

d)a difuso da luz no ar borra a sombra.

18. (Fuvest-SP) Num dia sem nuvens, ao meio-dia, a sombra projetada no chopor uma esfera de 1,0 cm de dimetro bem ntida se ela estiver a 10 cm do cho. Entretanto, se a esfera estiver a 200 cm do cho, sua sombra pouco ntida. Pode-

se afirmar que a principal causa do efeito observado que:

19. (Unisinos-RS) A fase da Lua na qual possvel ocorrer um eclipse solar :

a) nova.b)quarto minguante.

c)quarto crescente.

d) cheia.

e) qualquer.

a) I, apenas.b)II, apenas.c)III, apenas.d) I e II, apenas.e) I e III, apenas.

20. (U. Gama Filho-RJ) No dia 3 de abril de 1996, ocorreu o eclipse total da Lua ealguns jornais anunciaram que ele seria observado em todo o territrio nacional. A esse respeito so feitas as afirmaes abaixo. I. Ao contrrio do eclipse total do Sol, o da Lua pode ser visto de qualquer ponto do planeta para o qual ela se apresente no momento em que ocorre o fenmeno.II. O eclipse total da Lua ocorre na lua nova, quando a Lua se posiciona entre oSol e a Terra.III. O eclipse total da Lua ocorre na lua cheia, quando a Terra se posiciona entreo Sol e a Lua.A(s) afirmao(es) verdadeira(s) (so):

Captulo 5

129

21. O ltimo eclipse total do Sol neste sculo para o Hemisfrio Sul aconteceuna manh de 3 de novembro de 1994. Faltavam 15 min para as 10 h, na cidade de Foz do Iguau, no Paran. Em qualquer dia normal, o Sol da primavera j estaria brilhando bem acima do horizonte, mas esse no foi um dia normal [] Durante o eclipse, a gigantesca sombra, com 200 km de dimetro, progrediu a 3.000 km por hora do Oceano Pac co para a Amrica do Sul. Entrou no Brasil por Foz do Iguau e saiu para o Oceano Atlntico, sobre a divisa dos Estados de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul.

(Superinteressante. Ano 8, no 10, out. 1994.)

Em relao ao fenmeno fsico descrito no texto, marques as afirmaes corretas:

( ) A Lua se coloca entre o Sol e a Terra, impedindo que a luz atinja uma parte da superfcie terrestre.( ) A Terra se coloca entre a Lua e o Sol, projetando sua sombra na Lua.( ) No trecho onde passa a sombra, os observadores podem ver o eclipse parcial do Sol. ( ) O tempo estimado de durao do eclipse de 4 min. ( ) Os eclipses so explicados geometricamente pelo princpio da propagao retilnea da luz.

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19: Q: OffA: 1: Off2: Off3: Off4: Off5: Off

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