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Óptica
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O que é a luz?• Conjunto de comprimentos de onda a que o olho humano é
sensível.• Faixa de radiação eletromagnética que se situa entre as radiações
infravermelhas e ultravioletas.
• Três grandezas físicas básicas da luz: cor (frequência), brilho (amplitude) e polarização (ângulo de vibração).
• Simultaneamente, a luz apresenta propriedades de ondas e partículas (dualidade onda-partícula).
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Teorias sobre a Luz• Primeiras idéias dos gregos (século I aC, Lucrécio): a luz solar e o
seu calor eram compostos de pequenas partículas.
• Teoria corpuscular da luz (século XVII, Isaac Newton): luz como partícula que se desloca com uma velocidade maior na água do que no ar.
• Teoria ondulatória da luz (século XVII, Huygens): fenômeno ondulatório. Através das experiências de Young e
Fresnel conseguiu-se medir o comprimento de onda da luz e provar sua propagação retilínea em meios homogêneos.
Foucault, século XIX, descobriu que a luz se deslocava mais rápido no ar do que na água.
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Dualidade onda partícula
* Caráter ondulatório (até o final do´século XIX):Onda eletromagnética que se propaga no vácuo com velocidade de 3 x 108
m/s.
V = λ . F
* Caráter corpuscular (Einstein e Planck): Pequeno pacote de energia chamado de fóton.
E = h . F
Obs.: Em 1911 Compton demonstrou que “a colisão de um fóton com um elétron tem comportamento de corpos materiais.
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Fontes de Luz da radiação visível
Dependem essencialmente do movimento de elétrons.
Os elétrons podem ser levados de um estado de energia mais baixa outro de energia mais alta através do aquecimento ou passagem de corrente elétrica. Ao retornarem a seus níveis mais baixos, os átomos emitem radiação que pode estar na região visível do espectro.
A fonte mais comum da radiação visível é o Sol.
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Observações Todos os objetos emitem radiação magnética, denominada radiação
térmica, devido à sua temperatura.
Quando a radiação térmica é visível, os objetos são denominados incandescentes. Um exemplo para esta situação é o Sol. Para que observemos a incandescência, são necessárias temperaturas que excedam a 1.000°C.
Quando a luz é emitida de objetos frios, o fenômeno é chamado de luminescência. Os exemplos são as lâmpadas fluorescentes, relâmpagos, e receptores de televisão.
Caso a energia que excita os átomos seja originada de uma reação química, chamamos ao fenômeno de quimiluminescência.
Mas, o que ocorre em seres vivos, como vagalumes e organismos marinhos, é chamado de bioluminescência.
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FONTES DE LUZFONTES DE LUZ
PrimáriaPrimária
SecundáriaSecundária
Incandescente
LuminescenteCorpo luminoso
Quente
Fria
Fluorescente
Fosforescente
c / agente
s / agente
Corpo iluminado
OBS: A maioria das fontes são secundárias OBS: A maioria das fontes são secundárias
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Composição da Luz Branca Composição da Luz Branca A luz branca ou também chamada de policromática
é composta pelas cores :
Vermelho,Laranja, Amarelo,Verde, Azul, Anil e Violeta
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Meios de Propagação da Luz
Meios de Propagação da LuzTransparente
Translúcido Opaco
Os meios podem ser :Os meios podem ser :
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Transparente Permite a propagação da luz
sem distorcer a imagem do objeto como mostra a
figura abaixo .
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Translúcido Permite a propagação da luz
mas distorcendo a imagem do objeto como mostra
a figura abaixo.
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Opaco Não permite a propagação da luz
através dele refletindo e absorvendo a luz
incidente.
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Não é o que lhe parece
Ilusão de óptica !O que você vê nem sempre é o que você pensa que
é. Aprendemos a perceber ou entender o que estamos olhando. E ficamos acostumados a como as coisas devem ser. Algumas vezes, porém, nosso
cérebro capta pistas falsas.
Outras vezes nossos cérebros preenchem os pedaços que faltam.
Nossos cérebros provocam ilusões de óptica em ambos os modos. A ilusão de óptica que você mais vê é a televisão. As imagens da TV não estão em
movimento. A televisão é, na verdade, um conjunto de imagens estáticas que aparentam movimento
quando mostradas muito rapidamente.
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LARANJA ROSA CINZA VERDE BRANCO AZUL
MARROM PRETO VERMELHO AZUL PRETO
ROSA AMARELO CINZA LARANJA PRETO VERDE
MARROM BRANCO
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O nosso cérebro
De aorcdo com uma pqsieusa de uma uinrvesriddae ignlsea, não ipomtra em qaul odrem as lrteas de uma plravaa etãso, a úncia csioa iprotmatne é que a piremria e útmlia lrteas etejasm no lgaur crteo. O rseto pdoe ser uma bçguana ttaol, que vcoê anida pdoe ler sem pobrlmea. Itso é poqrue nós não lmeos cdaa lrtea isladoa, mas a plravaa cmoo um tdoo.
Sohw de bloa.
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Princípios da Óptica Geométrica • Propagação retilínea da luz (sombra, penumbra = eclipse
total/parcial).
• Independência dos raios de luz.• Reversibilidade dos raios de luz.
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ECLIPSE
ECLIPSE
Os eclipses ocorrem devido ao princípio da propagação
retilínea da luz e podem ser :
SolarSolar
LunarLunar
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Eclipse
Os eclipses ocorrem devido ao princípio da propagação
retilínea da luz e podem ser :
SolarSolar LunarLunar
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ECLIPSE SOLARECLIPSE SOLAR
A lua se encontra disposta entre o sol e a terra.
Fase da lua : LUA NOVA
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ECLIPSE LUNARECLIPSE LUNARA lua se encontra atrás do cone de sombra da terra.
Fase da lua: LUA CHEIA
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Fases de um eclipse lunar
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Se durante um mês temos uma lua cheia e uma lua nova então por que não ocorre eclipse todo mês ?Porque o plano de translação da órbita da Terra não é o mesmo plano de translação da órbita da Lua, existe uma inclinação de aproximadamente 5,2° entre eles.
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A CÂMARA ESCURA DE ORIFÍCIOA CÂMARA ESCURA DE ORIFÍCIO
Baseia-se também no princípio da propagação
retilínea da luz.
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hdD
= H
Semelhança entre os triângulos de onde é válida a relação:
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Sombras
SO L
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MEDINDO A ALTURA DE UM PRÉDIO
murodosombra
prédiodosombra
murodoaltura
prédiodoaltura
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Em um dia ensolarado, a distância entre o pé de uma árvore, plantada em terreno plano, e a sombra de seu ponto mais alto era de 4,8 m Neste mesmo momento a sombra de uma vareta fixada verticalmente no solo, perto da árvore, mede 60 cm de comprimento. Determine a altura da árvore, sabendo-se que o comprimento da vareta é de 1,0 m.
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Entre uma fonte pontual de luz e um anteparo, coloca-se uma placa quadrada de lado 10 cm, paralela ao anteparo. A fonte e o centro da placa estão na mesma reta perpendicular ao anteparo, conforme ilustrado na figura a seguir. A placa está a 1,0 m da fonte e a 2,0 m do anteparo. A área da sombra projetada sobre o anteparo é
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Reflexão da luz
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TIPOS DE REFLEXÃO
Regular Difusa
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LEIS DA REFLEXÃOLEIS DA REFLEXÃO
RIRR
normal
i r
1ª LEI : O RAIO INCIDENTE, RAIO REFLETIDO E NORMAL SÃO COPLANARES.
2ª LEI: Para qualquer tipo de reflexão:
i = r
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Formação de Imagens em espelhos planosPara formar imagem de um ponto objeto por reflexão, é necessário o cruzando de dois (ou mais) raios refletidos do objeto
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CARACTERÍSTICAS DA IMAGEM
-VIRTUAL-
-DIREITA
- DOE = DEI
- DIMENSÕES DA IMAGEM = OBJETO
-REVERSA (DIREITO/ESQUERDO)
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Tipos de espelhos esféricos
CÔNCAVO CONVEXO
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Elementos dos Espelhos Esféricos
CV=RAIO(R) FV=DISTÂNCIA FOCAL
C: centro de curvatura
V: vértice
F: foco
C F V
Eixo principal
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Propriedades dos espelhos esféricos
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-Todo raio luminoso que incide no espelho paralelamente ao eixo principal, reflete passando pelo foco, ou em sua direção.
C F V C F V
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Todo raio de luz que incide no espelho no vértice, reflete formando o mesmo ângulo com o eixo principal.
C F V C F V
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Todo raio de luz que incide na direção do centro de curvatura reflete sem sofrer desvio.
C F V C F V
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Formação de Imagens
Côncavo
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Objeto Antes de CObjeto Antes de C
Imagem• Real• Invertida• Menor• Entre C e f
C FV
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Objeto em CObjeto em C
Imagem• Real• Invertida• Menor• Entre C e f
CF
V
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Objeto entre C e fObjeto entre C e f
ImagemImagem• Real• Invertida• Maior• Atrás de C
C FV
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Objeto sobre f
ImagemImagem
• Imprópria
C FV
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Objeto entre f eV
C FV
-Virtual
-Direita
-Maior
-Atrás do espelho
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Formação de Imagens
Convexo
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Objeto em qualquer posiçãoObjeto em qualquer posição
Imagem• Virtual• Direita• Menor
C FV
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LENTES ESFÉRICASLENTES ESFÉRICAS
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Comportamento Óptico
nmeio < nlente
Bordos finos Convergente
Bordos largosDivergente
nmeio > nlente
Bordos finos Divergente
Bordos largosConvergente
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Tipos de Lentes
• Lente Convergente • Lente Divergente
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Elementos das Lentes:
• Convergentes
F F’ A’
A
A – ponto antiprincipalF - foco
O
O – centro óptico
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Elementos das Lentes:
A – ponto antiprincipal
• Divergentes
F’ F AA’
F - foco
O
O – centro óptico
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Raios Notáveis:
Convergentes
F F’ A’
A O
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Raios Notáveis:
• Divergentes
F’ F AA’ O
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Construções Gráficas
F F’ A’
A
Imagem real, invertida e menor MÁQUINA FOTOGRÁFICA
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Construções Gráficas
F F’
A’A
Imagem real, invertida e igual
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Construções Gráficas
F F’ A’
A
Imagem real, invertida e maior
PROJETOR DE SLIDES
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Imagem virtual, direita e maior
Funcionando como LUPA
F F’ A’
A
Objeto entre a centro óptico e o foco
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F’ F AA’
Imagem virtual
direita
menor
Lente divergente (convexa)