Meios de Propagação Raios e Feixes de Luz O que

2/4/2012
Óptica
Geométrica
Módulo 1
Óptica Geométrica : Estuda o comportamento
de um raio de luz desde o momento que é
emitido por uma fonte de luz, até a chegada a
um sistema óptico para formação de imagens.
Fundamentos
F
d
t de
d
Óptica Geométrica
Óptica Fisiológica : Estuda a anatomia e
fisiologia do globo ocular bem como seus
defeitos.
Óptica Física : Estuda a Luz como partícula
que interage com a matéria. As partículas
de luz são chamadas de fótons.
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Fontes de
Luz
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Meios de Propagação
Estrelas
Fonte Primária
Classificação de meio de propagação
Lâmpada acesa
Fonte de luz
Quanto a visualização da fonte de luz
Lua
Fonte Secundária
Lâmpada apagada
Transparente
Translúcido
Opaco
Permite a visualização nítida
fonte de luz.
Não permite a visualização
nítida da fonte de luz.
Não permite a visualização
da fonte de luz.
Classificação de fontes de luz
Quanto a emissão
Quanto ao tamanho
a) Fonte Primária (luminoso):
produz a luz que emite.
a) Puntiforme: pequena em relação
ao observador. Ex. Estrela para nós.
Telescópio Espacial Hubble
Quanto a homogeneidade
b) Fonte Secundária (iluminado):
remite a luz recebida.
b) Extensa: grande em relação
ao observador. Ex. Sol para nós.
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Raios e Feixes de Luz
Homogêneo
Heterogêneo
Possui todas as características física e químicas inalteradas
em toda extensão do meio.
Não mantém as características física e químicas inalteradas
em toda extensão do meio.
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O que é a Luz
Espectro Eletromagnético
Você consegue enxergar a luz ?
NÃO
A luz é um tipo de onda eletromagnética
que fica em uma faixa de freqüência que
a torna visível ao olho humano normal
Enxergamos apenas as fontes de luz (primárias ou secundárias).
Os raios de luz são segmentos de reta orientados que representam a trajetória seguida pela luz.
luz
Os pinceis de luz são conjuntos de raios de luz.
Toda onda eletromagnética no vácuo tem uma velocidade de 300.000 km/s.
Essa velocidade é limite para qualquer corpo dentro de nosso universo observável.
Tipos de
Pincéis de luz
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c = 3 x 105 km / s ou c = 3 x 108 m / s
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1
2/4/2012
Medidas Astronômicas I
Medidas Astronômicas II
Ano - Luz
Unidade Astronômica
O ano-luz é uma unidade de medida de distância.
Um ano-luz corresponde a distância percorrida pela luz em um ano.
Parsec
A Unidade Astronômica corresponde a distância
O parsec pode ser entendido como a distância à
entre a Terra e o Sol e que corresponde a,
qual se deveria situar um observador para ver
aproximadamente, 150.000.000 km.
uma unidade astronômica (UA) sob o ângulo de
um segundo de arco.
Δt = 1 ano = 3 x10 s
7
Sol
V = 3 x10 5 km / s
Terra
Vm =
ΔS
Δt
1”
1 parsec
ΔS = Vm x Δt
1 UA
ΔS = 3.105 x 3.107 = 9 x1012 km
1 UA
ΔS ≅ 1.10 km
13
1 Ano Luz = 63.241 UA
1 parsec = 3,26 anos-luz
100 anos luz de diâmetro
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Princípios da Óptica Geométrica
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Aplicações dos Princípios da
Propagação Retilínea
Câmara Escura
1- Princípio da Propagação Retilínea da Luz
Em meios homogêneos e transparentes a luz propaga-se em linha reta.
Determinação de Sombra em Prédio
2- Princípio da Independência dos Raios de Luz
Sombra e Penumbra
Os raios de luz são independentes mesmo quando se cruzam
Eclipses Solar e Lunar
3- Princípio da Reversibilidade dos Raios de Luz
Todo raio de luz percorre a mesma trajetória em sentidos contrários.
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Câmara Escura
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Determinação Altura de Sombras
A câmara escura pode ser considerada a origem da máquina fotográfica atual.
H h
=
B b
Temos também em nosso site, um projeto
de construção de câmara escura
produzido pelo Departamento de Óptica
do Instituto de Física da Unicamp.
Unicamp Dê
uma olhadinha.... Click aqui....
H
h
B
h
H
B
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b
A pirâmide de Quéops e o grego Tales de Mileto
H h
=
B b
Embora Tales fosse Grego, supõe-se que viveu algum tempo no Egito onde provavelmente aprendeu
geometria e na Babilônia onde entrou em contato com tabelas e instrumentos astronômicos. Faz parte
do seu mito o fato de ter previsto o eclipse solar de 585 a.C., embora muitos historiadores da ciência
duvidem que os meios existentes na época permitissem tal proeza. Atribui-se a Tales o cálculo da altura
das pirâmides, bem como o cálculo da distância até navios no mar, por triangulação
b
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Eclipses
Sombra e Penumbra
O eclipse é um fenômeno que acontece quando um astro é “escondido” de nós por outro astro. Na Terra podem
ocorrer eclipses de nosso Sol e Lua, mas também podemos perceber eclipses de luas em outros planetas do
sistema solar.
Fonte de Luz Extensa
Fonte de Luz Puntiforme
Para visualizarmos os eclipses do Sol e
da Lua de nossa Terra, devem acontecer
um perfeito alinhamento entre esse três
astros. Mas, isso não é simples assim.
Click aqui e aprofunde...
h
H
H h
=
B b
b
P
P
Sombra
B
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Os eclipses são fenômenos periódicos de forma que um número praticamente idêntico de eclipses Solares totais e
parciais acontecem em um período de 18 anos e 11 dias (ou a cada 6.583,32 dias), num ciclo chamado "Ciclo de Saros".
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Eclipse Solar
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Eclipse Lunar
Acontece quando o alinhamento especial dos astros é:
Acontece quando o alinhamento especial dos astros é:
SoL
Sol
-
Lua
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-
-
Terra
-
Lua
Terra
Penumbra
Sombra
Eclipse Parcial do Sol
Eclipse Total do Sol
Sombra
Penumbra
Penumbra
A lua para ocorrência do eclipse solar é Nova. Para relembrar as
fases da lua, click aqui...
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Eclipse Total do Sol
Eclipse Parcial do Sol
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Fenômenos da Óptica Geométrica
Eclipse Parcial do Sol
A lua para ocorrência do eclipse solar é Cheia. Para relembrar as fases da lua,
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Descrição dos Fenômenos I
1. Reflexão da Luz
2. Refração da Luz
Dispersão da Luz
A luz branca pode se dispersar
subdividindo-se em 7 cores que
são:
Refração da Luz
Fenômeno que ocorre quando
um raio de luz incide sobre uma
superfície e muda de meio de
propagação.
N
RI
Tipos de reflexão
Absorção
Vermelho
Alaranjado
Amarelo
Verde
Azul
Anil
RR
Violeta
Velocidade de R
RR
Fenômeno que ocorre quando
um raio de luz incide sobre uma
superfície e passa a se propagar
no mesmo meio.
Des
svio do RR
Reflexão da Luz
Reflexão difusa
Reflexão regular
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Reflexão da Luz
Descrição dos Fenômenos II
3. Absorção da Luz
É um fenômeno que ocorre quando um raio de luz que incide em uma superfície
tem sua energia incorporada na superfície. Como conseqüência poderá haver
aumento em sua temperatura.
Fenômeno que ocorre quando um raio de luz incide
sobre uma superfície e volta a se propagar no mesmo
meio.
N
RI
∧
Bandeira do Brasil iluminada por luz branca
RR
∧
1ª Lei
i r
d
O Raio Incidente (RI), o Raio Refletido
(RR) e a Normal São coplanares.
2ª Lei
^
Bandeira do Brasil iluminada com luz amarela
i
Ângulo de incidência
O Ângulo de Incidência é igual ao Ângulo
de Reflexão.
^
r
Ângulo de Reflexão
^
d
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Classificação de Ponto em Relação a Sistemas Ópticos
Ângulo de Desvio
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∧
∧
i = r
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Classificação de Ponto em Relação a Sistemas Ópticos
Ponto Objeto: Vértice de um pincel de Luz que chega a um sistema óptico (SO).
Ponto Imagem: Vértice de um pincel de Luz que sai a um sistema óptico (SO).
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Espelhos Planos
Espelhos Planos
Sistema óptico formado por uma camada de vidro e uma película de material capaz de refletir a
luz regularmente ( alumínio).
Fonte Extensa
Fonte Puntiforme
POR
• Objeto e imagens eqüidistantes ao espelho
• Objeto e imagem possuem naturezas opostas
• Sistema óptico Estigmático
N
PIV
N
• Imagem do mesmo tamanho que o objeto.
• Imagem é enantiomorfa (reversa).
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2/4/2012
Aplicações em Espelhos Planos
Aplicações em Espelhos Planos
1. Trajetória de um raio refletido
3. Translação de Espelhos
2. Campo visual
A
B
Rebater o Observador e traçar dois raios de luz
que tangenciam o espelho dos dois lados
D = 2.d
Sendo D = 2.(x + d) - 2.x >>> D = 2.d
A”
Definir o Campo Visual entre as duas tangentes
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Aplicações em Espelhos Planos
4. Associação de Espelhos
α >> ângulo entre os espelhos
N >> número de imagens
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