óptica geométrica

ÓPTICA GEOMÉTRICA
É a parte da Física que estuda os
fenômenos relacionados com a luz e
sua interação com meios materiais
quando as dimensões destes meios
é muito maior que o comprimento
de onda da luz.
APLICAÇÕES DA ÓPTICA NO COTIDIANO
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as mais conhecidas, as lentes. Lupas, óculos e lentes de contato. Além de
telescópios, microscópios, câmaras fotográficas, que também utilizam
lentes.
espelhos (planos, convexos, como os retrovisores externos dos automóveis,
periscópios, espelho parabólico, como nos faróis de automóveis e o refletor
parabólico utilizado nas antenas de micro-ondas.)
prismas
fibras ópticas (cabos de fibras ópticas são usados em telefonia e podem
processar 40.000 chamadas de uma vez.)
raio laser (usado em CDs e DVDs.)
leitura óptica
sensor de filmes óptico, usado pelo Censo para scanear formulários que
foram colocados em microfilme.
Aparelhos de leitura óptica que servem para ler impressões digitais.
LUZ

Forma de energia radiante que se propaga
por meio de ondas eletromagnéticas. A
velocidade da luz no vácuo é de cerca de
300.000 km/s.
FONTES DE LUZ

As fontes de luz ou luminosas podem ser de 2
tipos:

Primárias  São aquelas que produzem a
própria luz que emitem.

Secundárias  São aquelas que emitem a luz
refletida de outras fontes.
RAIOS DE LUZ

São segmentos de reta orientados que
representam o sentido de propagação da luz e
auxiliam na construção de imagens em diversos
sistemas ópticos.
FEIXE DE LUZ

É um conjunto de raios de luz. Pode ser de 3
tipos:
 Convergentes

Divergentes

Paralelos
INTERAÇÃO DA LUZ COM MEIOS
MATERIAIS

Podemos classificar os meios materiais de
acordo com a forma com que a luz se
propaga (ou não) nos mesmos.

Meios Transparentes  Permitem que a luz se
propague neles também que as imagens ou objetos
possam ser vistos nitidamente.

Meios Translúcidos Permitem que a luz se propague
neles mas as imagens não podem ser vistos com
nitidez.

Meios Opacos Não permitem a propagação da luz.
FENÔMENOS ÓPTICOS

Quando um feixe de luz atinge uma
superfície de separação entre 2 meios
pode ocorrer uma série de fenômenos. Na
óptica geométrica os 3 principais são:


Reflexão  É o fenômeno no qual o feixe de luz
atinge a superfície de separação entre 2 meios e
retorna ao meio onde já se encontrava 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.

Refração  É o fenômeno no qual um feixe de luz se
propagando em um meio atinge uma superfície de
separação e passa a se propagar em outro meio.
Também pode se dar de forma regular ou difusa.

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
(quando possui apenas uma cor associada
a ele – ou um comprimento de onda
específico para aquela cor) ou
policromático (quando possui várias cores
– ou comprimentos de onda – em sua
composição).

A luz do sol, por exemplo, é policromática e possui
uma infinidade de cores em sua composição, as
quais podem ser divididas em 7 cores principais.

As cores de todos os objetos que podemos
visualizar são o resultado da reflexão de uma parte
da luz policromática que neles incide.
PRINCÍPIOS DA ÓPTICA
GEOMÉTRICA

Princípio da Propagação Retilínea da Luz.

Nos meios homogêneos, isotrópicos e transparentes, a
luz se propaga em linha reta.

Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos.

A forma da trajetória de um raio de luz não depende do
sentido de sua propagação.

Princípio da Independência dos Raios Luminosos.

Quando 2 ou mais feixes luminosos se interceptam em
sua trajetória eles não modificam suas características
após a interferência.
CONSEQUÊNCIAS DOS PRINCÍPIOS
DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

Sombra e Penumbra.

Fontes puntiformes ou pontuais podem
produzir apenas sombra.

Fontes extensas produzem sombra e
penumbra.

Eclipses

Eclipses
FASES DA LUA I
As quatro fases principais do ciclo são:
Lua Quarto-Minguante
a Lua está a oeste do Sol, que ilumina seu lado voltado para o leste
a Lua nasce meia-noite e se põe meio-dia
Lua Nova:
Lua e Sol, vistos da Terra, estão na
mesma direção
A Lua nasce 6h e se põe 18h.
A Lua Nova acontece quando a face
visível da Lua não recebe luz do Sol,
pois os dois astros estão na mesma
direção. Nessa fase, a Lua está no
céu durante o dia, nascendo e se
pondo aproximadamente junto com o
Sol.
Lua Quarto-Crescente:
Lua e Sol, vistos da Terra, estão
separados de 90°.
a Lua está a leste do Sol e, portanto, sua
parte iluminada tem a convexidade para o
oeste.
a Lua nasce meio-dia e se põe meia-noite
Lua Cheia
Lua e Sol, vistos da Terra, estão em
direções opostas, separados de 180°, ou
12h.
a Lua nasce 18h e se põe 6h do dia
seguinte.

Formação de Imagens no Interior de Câmaras
Escuras.
Relação Geométrica
TEORIA DE FORMAÇÃO DE
IMAGENS

Classificações de pontos objeto e pontos imagem.
ESPELHOS PLANOS

Nos espelhos planos as imagens se formam por
reflexão regular. Vamos estudar agora como as
imagens se formam e algumas de suas
propriedades.

Vamos adotar a seguinte nomenclatura:
I  Raio incidente no espelho;
N  Reta normal à superfície do espelho no ponto
onde o raio de luz o atinge;
R  Raio refletido associado ao raio incidente.

As Leis da Reflexão Regular:

1a – O raio incidente, a normal e o raio refletido são
co-planares.

2a – O ângulo formado entre o raio incidente e a normal
(i) é igual ao ângulo formado entre o raio refletido e a
normal (r).
CONSTRUÇÃO DAS IMAGENS

Para que um observador consiga ver a
imagem refletida pelo espelho é preciso
que raios provenientes do objeto sejam
refletidos pelo espelho e alcancem seu
olho. Isto pode acontecer para diferentes
posições do observador.

A imagem pode ser localizada, conforme vimos, aplicando as
leis da reflexão. Precisamos de apenas 2 raios luminosos para
obtê-la.
CAMPO VISUAL DE UM ESPELHO PLANO
Podemos determinar o campo visual de um espelho plano
(a região do espaço que pode ser vista por reflexão)
usando um procedimento simples.
•
Exercício
• TRANSLAÇÃO DE UM ESPELHO PLANO
Quando um espelho plano se desloca uma distância d do observador
sua imagem desloca-se uma distância D = 2d. Vejamos.
• ROTAÇÃO DE UM ESPELHO PLANO
Quando um espelho plano gira de um ângulo α , qualquer raio
incidindo sobre o mesmo sofre uma rotação de um ângulo β = 2 α.
•
ASSOCIAÇÃO DE ESPELHOS PLANOS
Quando dois espelhos planos são associados formando
um ângulo α entre eles haverá a formação de n imagens,
onde n obedece à seguinte relação:
•
Exemplo