ÓPT CAPRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS

Prof.: Fernando

A Óptica é a área da Física que estuda a luz e

os fenômenos luminosos.

Classificação das Fontes de Luz

1 – Fonte Primária ou Corpo Luminoso – Emite luz

própria.

Ex: Sol, Estrelas, etc.

2 – Fonte Secundária ou Corpo iluminado – reflete

a luz recebida.

Ex: Planetas, a Lua, etc.

Raio de luz : Representação geométrica do trajeto

seguido pela luz.

Feixe de luz : Conjunto de raios luminosos

Feixe paraleloFeixe divergente Feixe convergente

Propagação da Luz1º) A Luz se propaga sempre em linha reta.

Ex: Luz do Sol através de uma fresta numa

quarto escurecido.

Quando dois ou mais

raios de luz se

cruzam, cada um

segue o seu caminho

como se os demais

não existissem.

2º) Princípio da independência dos raios de luz

Consequência do Princípio de propagação

retilínea da luz

Sombra e Penumbra.

Fontes puntiformes ou pontuais podem produzir apenas sombra.

Fontes extensas produzem sombra e penumbra.

ECLIPSES

A LUA DE SANGUE.

CÂMARA ESCURA DE ORIFÍCIO

p

p

o

i '

FENÔMENOS ÓPTICOS

Quando um feixe de luz atinge uma superfície

de separação entre 2 meios pode ocorrer uma

série de fenômenos. Na óptica os 3 principais

são: REFLEXÃO, REFRAÇÃO E ABSORÇÃO.

Reflexão É o fenômeno no qual o feixe de

luz atinge a superfície de separação entre 2meios e retorna ao meio onde já seencontrava 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.

Leis da Reflexão

1ª - O raio incidente i, a normal à superfície

refletora N e o raio refletido r estão no mesmo

plano.

2ª – O ângulo de incidência é igual ao ângulo dereflexão.

Espelhos Planos

É qualquer superfície lisa (polida) e plana que

reflete a luz.

Consideremos uma pequeno objeto luminoso

colocado em frente a um espelho plano.

Imagem de um corpo extenso

Tamanho da imagem

Distância da imagem ao espelho

Características das imagens formadas por

espelhos planos.

Imagem Virtual

Mesmo tamanho que o objeto (Hi = Ho)

Distância da imagem ao espelho igual a

distância do objeto ao espelho (simétrica).

Direita

Reversa

Campo Visual

1º Passo – Projetar o

ponto imagem.

2º Passo – Traço do ponto

imagem passando

pelas extremidades do

espelho.

3º Passo – Toda região

delimitada pelos traços

acima do espelho é

chamado campo visual.

Como determinar o campo

visual de um espelho ?

Campo Visual

Espelho Esférico

Calota

Superfície

Esférica

Plano de

corte

C

Superfície

Refletora

1 - Espelho Côncavo

C

Superfície

Refletora

2 - Espelho Convexo

Foco dos Espelhos Esféricos

Nos espelhos esféricos quando um feixe de raiosluminosos incide paralelamente ao eixo principal, asdireções dos raios refletidos passam, necessariamente,por um mesmo ponto do eixo principal denominado Foco

Principal ( F ).

Elementos dos Espelhos Esféricos

Todo raio de luz que incide paralelamente ao eixoprincipal reflete-se numa direção que passa pelo foco .

VFC

Raios Notáveis

Todo raio de luz que incide numa direção que passa pelo foco reflete-se paralelamente ao eixo principal.

Raios Notáveis

VFC

Real

Menor

Invertida

1º caso : Objeto além do centro de curvatura C.

C VF

FORMAÇÃO DE IMAGENS

Real

Igual

Invertida

2º caso : objeto no centro de curvatura C.

VC F

Real

Maior

Invertida

3º caso : objeto entre o centro de curvatura C e o foco F.

VFC

Imprópria

4º caso : objeto no foco F.

θ

θ VFC

Virtual

Maior

Direita

VFC

θ

θ

5º caso : objeto entre o foco F e o vértice V.

Virtual

Menor

Direita

V F C

ESPELHO CONVEXO

PSIU!!!

• Toda imagem real é invertida e toda imagem virtual é direita.

• Somente o espelho côncavo conjuga imagens reais.

• Apenas as imagens reais podem ser projetadas em anteparos(telas).

• A imagem virtual do espelho côncavo é sempre maior que o objeto.

• O espelho convexo conjuga uma única imagem e esta é sempre virtual,direita e menor que o objeto.

Estudo Analítico

Equação de

Gauss

Do

1

Di

1

f

1

Equação do

Aumento linear

Do

Di

Ho

HiA

2

Rf

CONVENÇÃO DE SINAIS

01.Um objeto de 6,0cm de altura está situado a uma distância

de 30,0cm de um espelho convexo. Considerando-se o raio

de curvatura do espelho igual a 40,0cm, é correto afirmar que

o tamanho da imagem formada por esse espelho é igual, em

cm, a

01) 2,0

02) 2,2

03) 2,4

04) 2,8

05) 3,0

:

6

30

. ( )

40

40

2 2

20

Dados

Ho cm

Do cm

Esp convexo f

R cm

Rf

f cm

1 1 1 1 3 2

60

1 1 1 1 5

20 30 60

1 1 1 6012

20 30 5

f Di Do Di

Di Di

Di cmDi

( 12)

6 30

12

5

2,4

Hi Di Hi

Ho Do

Hi

Hi cm

Refração É o fenômeno no qual um feixe de luzse propagando em um meio atinge uma superfíciede separação e passa a se propagar em outro meiotendo sua direção de propagação alterada.

Velocidade da luz no vácuo ( c ) = 300.000 km/s(velocidade máxima alcançadapela luz). Portanto, em qualquer outro meio a velocidade da luz será menor.Assim, mudança de meio implica em mudança de velocidade. Isto ocorre devido àmudança da densidade do meio

Índice de Refração Absoluto de um Meio (n) - Refringência

É a relação entre a velocidade da luz no vácuo(c) e a velocidade da luznum determinado meio(v).

v

cn

1arn

A REFRAÇÃO DA LUZ PODE SER ACOMPANHADA OU NÃO DE UM DESVIO NA SUA TRAJETÓRIA. DEPENDE DO ÂNGULO DE INCIDÊNCIA

normalRaio incidente

i

Meio 1

Meio 2

rRaio refratado

1v

2v

AS LEIS DA REFRAÇÃO

1a Lei: O raio incidente (RI), a normal (N) e o raiorefratado (RR) são coplanares.

2a L2a Lei - Lei de Snell – Descartess

rnin sensen 21

2

1

1

21,2

sen

sen

v

v

r

i

n

nn

Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

PROFUNDIDADE APARENTE

Imagem: KES47 / Refração e reflecção em uma gota de chuva produzindo um arco-íris, em 4 de junho de 2010 / Public Domain

REFRAÇÃO ATMOSFÉRICA

ÂNGULO LIMITE DE REFRAÇÃO REFLEXÃO TOTAL

Raio refratadonormal

Raio incidente

i

Meio 1

Meio 2

r

L Reflexão total

º90. máxr

Esse fenômeno só ocorre quando a luz passa de um meio mais refringente para um meio menos refringente

rnin sensen 21

º90sensen 12 nLn

maior

menor

n

n

n

nL

2

1sen

Devido à variação da densidade do ar com a temperatura, temos a ilusão em diasquentes e secos, de poças de água, imagens de carros, de nuvens etc., demiragens em desertos, pois o Sol, em contato com o solo, deixa o ar mais quentee, consequentemente, menos refringente que o ar das camadas superiores. Isso fazcom que os raios de luz sofram reflexão total em camadas próximas ao solo, subame atinjam os olhos de um observador, que terá a impressão de que no solo existeum espelho fornecendo a imagem do objeto.

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 (quandopossui apenas uma cor associada a ele – ou umcomprimento de onda específico para aquela cor) oupolicromático (quando possui várias cores – oucomprimentos de onda – em sua composição).

A luz do sol, por exemplo, é policromática e possui umainfinidade de cores em sua composição, as quaispodem ser divididas em 7 cores principais.

As cores de todos os objetos que podemos visualizarsão o resultado da reflexão de uma parte da luzpolicromática que neles incide.

Vamos iluminar nossa

bandeira com luzes de diferentes

cores

Iluminada com Luz Branca

Iluminada com Luz Azul

Iluminada com Luz Verde

Iluminada com Luz Vermelha

LENTES ESFÉRICAS

• Lente esférica é um sistema óptico constituídopor um meio transparente, limitado por umasuperfície esférica e outra plana ou por duassuperfícies esféricas.

NOMENCLATURA E TIPOS

Lentes Convergentes e Divergentes

• Lente convergente é aquela que faz convergir, numponto, raios paralelos sobre ela incidentes. Quandoos raios divergem ao emergir da lente, ela é ditadivergente.

As lentes que apresentam

as extremidades mais finas

do que a parte central são

convergentes.

As que apresentam as

extremidades mais espessas

do que a parte central são

divergentes.

Lentes Esféricas (elementos)

Formação de imagens nas Lentes

A formação de imagens nas lentes esféricassegue os mesmos princípios já estudados paraos espelhos esféricos.

Espelho côncavo → Lente convergente

Espelho convexo → Lente divergente

Instrumentos Ópticos

Vamos analisar o funcionamento de algunsinstrumentos ópticos simples a partir dosconhecimentos que adquirimos. São eles:

i. O olho humano;

ii. A máquina fotográfica;

iii. O projetor de slides e

iv. A lupa.

FORMAÇÃO DA IMAGEM NO OLHO HUMANO

CRISTALINO

NERVO ÓTICO

RETINA

Como uma lente biconvexa no globo ocular. Leva as sensações

luminosas ao cérebro.

Funciona como um anteparo sensível à luz, recebendo as sensações luminosas.

Olho Míope

Defeitos de Visão

I

A imagem se forma antes da retina

CORREÇÃO DA MIOPIA

A miopia é corrigida com lente divergente.

I

Olho Hipermétrope

HIPERMETROPIA

I

A imagem se forma depois da retina

CORREÇÃO DA HIPERMETROPIA

A hipermetropia é corrigida com lenteconvergente.

I

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DA CÂMERA FOTOGRÁFICA

FILME

LENTECONVERGENTE

IMAGEM

OBJETO

OBJETIVA. Recebe os raios de luz do objeto e conjuga a imagem real.

Basicamente um anteparosensível à luz.

Imagem real se forma sobre o

filme e invertida.

F1

F2

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM PROJETOR

TELA

IMAGEM

LENTECONVERGENTE

OBJETO (slide)

OBJETIVA

Real e maior que o

objeto (muitas vezes maior).

(anteparo)

LÂMPADA

LUPA

Usando uma lupa podemos ver uma imagem virtual e

aumentada do objeto.

BRINCANDO COM A ÓPTICA

ILUSÕES DE ÓPTICA

LARANJA ROSA CINZA

VERDE BRANCO AZUL

MARROM PRETO

VERMELHO AZUL PRETO

ROSA AMARELO CINZA

LARANJA PRETO VERDE

MARROM BRANCO

O nosso cérebro

De aorcdo com uma pqsieusa de umauinrvesriddae ignlsea, não ipomtra em qaulodrem as lrteas de uma plravaa etãso, a únciacsioa iprotmatne é que a piremria e útmlialrteas etejasm no lgaur crteo. O rseto pdoe seruma bçguana ttaol, que vcoê anida pdoe ler sempobrlmea. Itso é poqrue nós não lmeos cdaalrtea isladoa, mas a plravaa cmoo um tdoo.

Sohw de bloa.

FIM