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ÓPTICA GEOMÉTRICA PROFESSOR RODRIGO PENNA

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Page 1: ÓPTICA GEOMÉTRICA PROFESSOR RODRIGO PENNA Professor Rodrigo Penna -Técnico em Eletrônica, CEFET/MG, 1990. -Graduado em Física, UFMG, 1994. Licenciatura

ÓPTICA GEOMÉTRICA

PROFESSOR RODRIGO PENNA

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Professor Rodrigo Penna - Técnico em Eletrônica, CEFET/MG, 1990. - Graduado em Física, UFMG, 1994. Licenciatura plena. - Pós-Graduado em Ensino de Física, Faculdade de Educação, UFMG, 1999. - Mestre em Ciências e Técnicas Nucleares, Departamento de Engenharia Nuclear, UFMG, 2006. - Doutorando em Ciências e Técnicas Nucleares, Departamento de Engenharia Nuclear, UFMG.

Já atuou no Ensino Fundamental, Médio, Pré-Vestibular, Técnico e Superior, nas redes Pública e Privada.

Site na Internet: www.fisicanovestibularLink para curriculum no Sistema Lattes:http://lattes.cnpq.br/6150368513460565

[email protected]

[email protected]

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ÓPTICA GEOMÉTRICA

Neste tópico, vamos estudar a Óptica sem levar em conta a natureza da luz, e sim algumas características da sua propagação e interação com os meios materiais.

A luz é uma forma de energia que se propaga a uma altíssima velocidade:

c=300.000 Km/s

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CONCEITOS BÁSICOSRaio de Luz: menor porção de luz.

Representado por uma flecha.

Feixe de Luz: conjunto de raios de luz.

DIVERGENTECONVERGENTE PARALELO

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CONCEITOSFonte Luminosa: Corpo que emite luz.

Corpo Iluminado: Reflete a luz de outros corpos

Fonte Luminosa Corpo Iluminado

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CONCEITOSMeio Transparente:

Permite a visualização de objetos através dele.

Meio Translúcido: Permite a visualização de objetos, mas sem nitidez.

Meio Opaco: Não é possível ver através dele.

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PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

Propagação Retilínea da luz.Num meio transparente, homogêneo e isotrópico a

luz se propaga em linha reta.

A B

O

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PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

Independência dos raios luminosos:Os raios de luz podem se cruzar sem que um interfira

no outro.

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Reversibilidade:Um raio de luz pode voltar pelo mesmo caminho de

onde veio.

PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

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FORMAÇÃO DE SOMBRAS (ECLIPSES)

Observe no esquema abaixo como ocorre um eclipse:

Sol Lua Terra

Eclipse Total

Eclipse Parcial

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REFLEXÃO DA LUZQuando a luz atinge um obstáculo parte dela é refletida.

Superfície Lisa - Reflexão Especular

Superfície Rugosa - Difusão

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LEIS DA REFLEXÃO1ª Lei: O raio incidente, a reta normal à superfície e o raio

refletido são coplanares.2ª Lei: Os ângulos de incidência e reflexão são iguais.

i r

ri =

RI - Raio IncidenteRR- Raio RefletidoN - Normali - ângulo de incidênciar - ângulo de reflexão

RI RRN

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A COR DE UM OBJETO• A luz branca é formada por várias cores. • A cor de um objeto depende das suas propriedades de

reflexão. Ex. Um corpo verde, ao receber luz branca, reflete preferencialmente a luz verde absorvendo as outras cores.

Objeto Verde Objeto Branco Objeto Preto

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ESPELHO PLANO E IMAGENSUm espelho é uma superfície plana, lisa e bem polida com

grande poder de reflexão.

FORMAÇÃO DE IMAGENS

O

O - objetoI - imagem

I

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CARACTERÍSTICAS DA IMAGEM DE UM ESPELHO PLANO

• A distância do objeto é a mesma da imagem ao espelho: Di = Do

• O tamanho da imagem é o mesmo do objeto: Hi = Ho• A imagem é direita: “de cabeça para cima”.• A imagem é virtual - formada por prolongamentos de

raios de luz.

O I

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ASSOCIAÇÃO DE ESPELHOS PLANOS• Quando colocamos um objeto entre dois espelhos planos

que determinam um certo ângulo, são formadas múltiplas imagens.

360ºΝ

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ESPELHOS ESFÉRICOS

São calotas esféricas refletoras.

Espelho Côncavo Espelho Convexo

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ELEMENTOS DOS ESPELHOS ESFÉRICOS

C F

Vf

R

C = centro de curvaturaF = focoV = Vértice

R2=F

CF=FVCV=R

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ri

CENTRO DE CURVATURACentro de curvatura (c).

Corresponde ao centro da circunferência da qual o espelho faz parte.

C

V

I

R

N

Espelho Côncavo

C

V

Espelho Côncavo

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ELEMENTOS DOS ESPELHOS ESFÉRICOSE RAIOS PRINCIPAIS

Centro de curvatura (c).

CF

V E

I

ri

Espelho Convexo

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FOCO• É o ponto para o qual convergem os raios de luz que

chegam paralelos ao eixo de uma espelho côncavo. • Os raios que chegam paralelos ao eixo passam pelo foco

e os que passam pelo foco voltam paralelos.

C F

V

Espelho Côncavo

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FOCO

Espelho Convexo

CF

V E

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ESPELHOS ESFÉRICOS FORMAÇÃO DE IMAGENS

Espelho CôncavoObjeto O no infinito

C F

V

Imagem (I):•Real•Um ponto no foco (F)

I

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Espelho CôncavoObjeto O situado além do centro de curvatura.

C F

V

Imagem (I):•Real•Invertida•Menor•Situada entre C e F

I

ESPELHOS ESFÉRICOS FORMAÇÃO DE IMAGENS

O

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CF

V

ESPELHOS ESFÉRICOS FORMAÇÃO DE IMAGENS

Espelho CôncavoObjeto O situado sobre o centro de curvatura.

Imagem (I):•Real•Invertida•Igual (tamanho)•Situada sobre C

O

I

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ESPELHOS ESFÉRICOS FORMAÇÃO DE IMAGENS

Espelho CôncavoObjeto O situado entre o centro de curvatura (C) e o foco (F).

Imagem (I):•Real•Invertida•Maior•Situada além de C

C

F

V

O

I

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C

F

V

O

ESPELHOS ESFÉRICOS FORMAÇÃO DE IMAGENS

Espelho CôncavoObjeto O situado sobre o foco (F).

Imagem (I):•Não há formação ou imagem imprópria

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C

F

V

ESPELHOS ESFÉRICOS FORMAÇÃO DE IMAGENS

Espelho CôncavoObjeto O situado sobre o foco (F) e o vértice (V).

I

Imagem (I):•Virtual•Direita•Maior•Situada “atrás” do espelho

O

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ESPELHOS ESFÉRICOS FORMAÇÃO DE IMAGENS

Espelho ConvexoObjeto O situado no infinito.

CF

V E

Imagem (I):•Virtual•Um ponto situado no foco (F)

I

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ESPELHOS ESFÉRICOS FORMAÇÃO DE IMAGENS

Espelho ConvexoObjeto O situado a uma distância finita do espelho.

CF

V E

Imagem (I):•Virtual•Direita•Menor•Situada entre V e F.I

O

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EQUAÇÃO DOS ESPELHOS ESFÉRICOS

O

C F

dO

HO Hi V

Ho - altura do objetoHi - altura da imagemdo - dist. do objeto ao espelho

di - dist. da imagem ao espelhof - dist. focal (FV)R - raio de curvatura (CV)

di

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CONVENÇÃO DE SINAIS1f

1do

1di

= +Equação de Gauss:

Equação do aumento linear transversal: Hi |di|Ho |do|= =A

•F > 0 (foco real) - espelho côncavo•f < 0 (foco virtual) - espelho convexo•do > 0 (sempre) - objeto real•di > 0 - imagem real•di < 0 - imagem virtual•A > 1 - Hi > Ho•A = 1 - Hi = Ho•A < 1 - Hi < Ho