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Ótica
A LUZ, SUAS CARACTERÍSTICAS, FONTES MEIOS E PROPRIEDADES
Introdução
Abordagem
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Estudo físico da LuzEspelhos Planos
Espelhos EsféricosRefração Luminosa
Lentes Esféricas
Características da Luz
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Onda eletromagnética velocidade de propagação no vácuo
30000km/sProduz sensações visuais Uma fonte luminosa primaria emite vários
raios de luz com vários feixes luminosos com uma ampla faixa de freqüências ou cores
Se propaga mais facilmente em meios com menos matéria
Fontes de Luz
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Fontes primárias produzem luz, ou seja, “iluminam ambientes escuros”.
Fontes secundárias refletem enviam luz produzidas pelas fontes primárias, ou seja, “não iluminam ambientes escuros”.
Classificação dos meios
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Princípios de ótica geométrica
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Sombra e Penumbra
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Eclipse
Elaborado por Diego Costa de Jesus
9
Eclipse
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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TIPOS, LEIS E PROPRIEDADES DA REFLEXÃO
Reflexão
Introdução
Elaborado por Diego Costa de Jesus
12Quando a luz atinge
uma superfície separadora S de dois meios de propagação (A e B), ela sofrerá reflexão se retornar ao meio no qual estava se propagando.
A quantidade de luz refletida depende do material que é feita a superfície S, do seu polimento e outros fatores que estudaremos adiante.
Tipos de reflexão
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Leis da Reflexão
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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TEMOS:RI Raio Incidente;RR Raio Refletido;N Reta Normal;i ângulo de incidência;r ângulo de reflexão.
Propriedades dos espelhos planos
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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1ª: O objeto e a imagem são simétricos em relação ao espelho.
2ª: As imagens formadas num espelho plano são enantiomorfas, ou seja, existe uma inversão “direita para a esquerda”,
3ª: Nos fornece uma imagem que nos dá a impressão de estar situada atrás do espelho (virtual)
4ª: O objeto e a imagem possuem o mesmo tamanho,
ESPELHOS ESFÉRICOS E SUAS PROPRIEDADES REFLEXIVAS
Espelhos Esféricos
Introdução
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Os espelhos esféricos são superfícies refletoras que tem forma de calota esférica.
Como pode ser observado no nosso dia-a-dia a imagem refletida por espelhos esféricos difere das dos planos
Temos dois tipos de espelho esférico:
Côncavo: a superfície refletora é
interna.Convexo: a
superfície refletora é externa.
Temos dois tipos de espelho esférico:
Côncavo: a superfície refletora é
interna.Convexo: a
superfície refletora é externa.
Dados específicos dos espelhos
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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TEMOS: R Raio de Curvatura; F Foco do Espelho (ponto médio do eixo
principal no trecho entre o Vértice e o Centro);
C Centro; V Vértice; A reta que passa por C e V é o eixo óptico
principal..
RAIOS NOTÁVEIS DE LUZ
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Todo raio que incide numa direção que passa pelo centro de curvatura, reflete-se sobre si mesmo.
Em espelhosCôncavos:
Em espelhosConvexos:
RAIOS NOTÁVEIS DE LUZ
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Todo raio que incide paralelamente ao eixo principal reflete-se numa direção que passa pelo foco principal do espelho.
Em espelhosCôncavos:
Em espelhosConvexos:
RAIOS NOTÁVEIS DE LUZ
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Todo raio que incide numa direção que passa pelo foco reflete-se paralelamente ao eixo principal.
Em espelhosCôncavos:
Em espelhosConvexos:
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto antes do centro do espelho côncavo
Imagem: Real, Invertida e Menor.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto no ponto centro do espelho côncavo
Imagem: Real, Invertida e Igual.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
24
Objeto entre o ponto centro e o foco
Imagem: Real, Invertida e Maior.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto no foco do espelho côncavo
Imagem: Imprópria.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto entre o foco e o vértice do espelho côncavo
Imagem: Virtual, Direita e Maior.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto entre o foco e o vértice do espelho convexo
Imagem: Virtual, Direita e Menor.
Equação Conjugada de Gauss
Relaciona a distancia do objeto(p), da imagem(p’) e com a do foco(f) ao espelho
DETERMINAÇÃO ANALÍTICA DA IMAGEM
Elaborado por Diego Costa de Jesus
28Aumento Linear
Transversal Por definição, o
aumento linear transversal A é a razão entre a altura da imagem i e a altura do objeto o.
Objeto Real => p > 0 Virtual => p < 0
Imagem Real => p’ > 0 Virtual => p´< 0
Espelho Côncavo => f > 0
Convexo => R < 0
Altura da Imagem Direita => i/o > 0
Invertida => i/o < 0
Convenção de sinais
A LUZ, SUAS CARACTERISTICAS, FONTES MEIOS E PROPRIEDADES
Refração Luminosa
Introdução
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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A velocidade de uma dada luz monocromática assume valores diferentes em diferentes meios de propagação
A luz sofre refração quando passa de um meio para outro, modificando sua velocidade.
Em geral, a refração é acompanhada por um desvio na trajetória da luz, conseqüência da mudança de velocidade. O único caso de refração no qual a luz não sofre desvio é quando incide perpendicularmente à superfície de separação dos meios S.
ÍNDICE DE REFRAÇÃO
Elaborado por Diego Costa de Jesus
31 O índice de refração
absoluto (n) de um meio é a razão entre as velocidades da luz no vácuo e no meio considerado
O índice de refração absoluto do vácuo é igual a 1 assim, (v = c).
A maior velocidade da onda é no vácuo, portanto (n≥1)
O índice de refração relativo é a razão entre dois índices de refração absolutos dos meios em questão:
Pode-se ainda fazer a transformação
Notações Importantes
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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TEMOS: RI Raio Incidente; RR Raio Refratado; N Reta Normal; i ângulo de
incidência; r ângulo de
refração.
Leis de Refração
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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1ª Lei: O raio de luz incidente RI, a reta normal N e o raio de luz refratado RR estão situados num mesmo plano (coplanares) Os raios de luz incidente e refratado ficam em lados
opostos em relação à reta normal. 2ª Lei ou Lei de Snell - Descartes: É constante a relação
entre os senos dos ângulos de incidência e refração. Podemos escrever que:
Essa constante é o índice de refração relativo do meio B em relação ao meio A, assim:
Importante!!!!
Não esquecer que os ângulos são obtidos a partir da reta normal, diferentemente do que acontece com as ondas mecânicas
Leis de Refração
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Ângulo limite de refração: É o maior ângulo de incidência no qual ocorre a refração
Conclusões Quando a luz passa
de um meio menos refringente para um meio mais refringente, o raio de luz se aproxima da normal e a velocidade de propagação diminui.
Reciprocamente, quando a luz passa de um meio mais refringente para um meio menos refringente, o raio de luz se afasta da normal e a velocidade de propagação da luz aumenta.
il=asen(nb/na)Obs: Para ocorrência do ângulo limite de refração na>nb
A LUZ, SUAS CARACTERISTICAS, FONTES MEIOS E PROPRIEDADES
Lentes delgadas
Introdução
Elaborado por Diego Costa de Jesus
36As lentes esféricas
constituem sistemas ópticos de amplas aplicações na atualidade. Elas desempenham um papel importantíssimo, desde os sofisticados “LASERS” até os mais simples pares de óculos.
Podemos defini-las como sendo um meio transparente e homogêneo, limitado por duas superfícies
CLASSIFICAÇÃO DAS LENTES
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Quanto a espessura dos
bordos
Quanto ao tipo de foco
Nessas figuras consideramos que as lentes são de vidro e estão imersas no ar (nvidro > nar), que é o caso mais comum na prática.
TIPOS DE FOCOS
Elaborado por Diego Costa de Jesus
38Os focos podem ser reais ou virtuais dependendo
do tipo de refração que a lente causa
Em lentes Convergentes
Em lentes Divergentes
Foco real
Foco virtual
RAIOS NOTÁVEIS
Elaborado por Diego Costa de Jesus
39Todo raio que incide no centro óptico
atravessa a lente sem sofrer desvio
Em lentes Convergentes
Em lentes Divergentes
RAIOS NOTÁVEIS
Elaborado por Diego Costa de Jesus
40Todo raio que incide paralelamente ao eixo principal
emerge numa direção que passa pelo foco imagem.
Em lentes Convergentes
Em lentes Divergentes
RAIOS NOTÁVEIS
Elaborado por Diego Costa de Jesus
41Todo raio que incide paralelamente ao eixo principal
emerge numa direção que passa pelo foco imagem.
Em lentes Convergentes
Em lentes Divergentes
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto situado antes do Centro de Curvatura
Imagem: Real, Invertida e Menor.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto no ponto anteprincipal
Imagem: Real, Invertida e Igual.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto entre o ponto anteprincipal e o foco
Imagem: Real, Invertida e Maior.
Fi
FoC1
C2
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto no foco do espelho côncavo
Imagem: Imprópria.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto entre o foco e o vértice
Imagem: Virtual, Direita e Maior.
Formação de imagens
Elaborado por Diego Costa de Jesus
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Objeto entre o foco e o vértice
Imagem: Virtual, Direita e Menor.
Fo
FiC2
C1
Equação Conjugada de Gauss
Relaciona a distancia do objeto(p), da imagem(p’) e com a do foco(f) a lente
DETERMINAÇÃO ANALÍTICA DA IMAGEM
Elaborado por Diego Costa de Jesus
48Aumento Linear
Transversal Por definição, o aumento
linear transversal A é a razão entre a altura da imagem i e a altura do objeto o.
Objeto Real => p > 0 Virtual => p < 0
Imagem Real => p’ > 0 Virtual => p´< 0
Lente Convergente => R > 0 e f > 0
Divergente => R < 0 e f < 0
Altura da Imagem para o > 0 Direita => i > 0 Invertida => i < 0
Convenção de sinais