3º Ano 4º Bimestre - Refracao e Lentes - Pdf

Refração
É a variação da velocidade de propagação da luz quando ela passa de um meio
transparente para outro. Essa variação quase sempre vem acompanhada de desvio do
raio luminoso.
Índice de refração: O índice de refração absoluto de um meio, representado pela letra n,
é uma grandeza física adimensional dada pela razão entre as velocidades de propagação
da luz no vácuo (c) e no meio (v).
=
Lembrando que c = 3*108 m/s.
Refringência: medida do índice de refração absoluto. Quando um meio possui índice de
refringência alto, dizemos que ele é um meio muito refringente. O índice de refração
relativo entre dois meios é definido pela razão entre o índice de refração do meio 2 pelo
índice de refração do meio 1.
,
=
=
Leis da refração:
1º Lei: o raio incidente Ri, a reta normal N e o raio refratado Rr, são coplanares, ou seja,
estão contidos no mesmo plano.
2º Lei: Lei de Snell-Descartes: relaciona os ângulos de incidência e refração com índices
de refração dos dois meios.
∗
=
∗
A lei de Snell-Descartes pode também ser representada da seguinte forma:
=
=
Ângulo limite: Quando um raio de luz se propaga de um meio mais refringente para um
meio menos refringente, o ângulo de refração é maior que o ângulo de incidência. Há um
limite, porém, para esta situação.
Se o raio de luz incidir na superfície com um ângulo de incidência maior que o ângulo
limite, ele sofrerá reflexão total. Isto significa que não haverá raio refratado, e podemos
dizer que todo o raio incidente será refletido.
Para calcular o ângulo limite, utilizamos a Lei de Snell-Descartes com r=90º, sem r = 1.
Dioptro plano: associação de dois meios transparentes e homogêneos, com refringências
diferentes, separados por uma superfície plana.
Pela lei de Snell e da geometria, obtemos uma relação entre as posições do objeto e
imagem.
´
=
´
Lâmina de faces paralelas: Associação de dois dioptros planos paralelos.
Essa distância entre os dois raios é chamado de deslocamento lateral e pode ser
calculado pela equação:
=
∗
( − )
Esse desvio varia conforme o ângulo de incidência.
Prisma: é o conjunto de três meios transparentes e homogêneos separados por duas
superfícies planas não paralelas.
O desvio angular Δ depende do ângulo A de abertura do prisma.
=
+
−
Dispersão luminosa: é a decomposição da luz branca em suas componentes.
Lentes esféricas
Associação de dois dioptros, sendo pelo menos um deles esférico. São classificadas como:
Lentes de bordas finas (ou delgadas) e Lentes de bordas grossas (ou espessas).
O comportamento óptico de uma lente depende dos índices de refração da lente e do
meio ao redor dela.
Elementos geométricos de lentes delgadas.
Raios notáveis para construção de imagens.
Construção geométrica de imagens.
Formação de imagens por lentes convergentes:
Estudo analítico de lentes: Para lentes esféricas, vale a equação de Gauss que relaciona p,
f e p´, sendo que a distância focal f de lentes divergentes é considerada negativa.
1
+
1
´=
1
Aumento linear: Informa-nos a orientação da imagem em relação ao objeto.
=
=−
´
=−
Vergência: é a grandeza que representa o grau de convergência ou divergência de uma
lente ou associação de lentes.
=
Para uma associação de lentes temos que:
=
+
+
+∗∗∗ +
Fórmula dos fabricantes de lentes ou equação de Halley
Para calcular o vergência (grau) de uma lente ou de sua distância focal, precisamos
conhecer o índice de refração do meio que constitui a lente, o índice de refração do meio
onde a lente estará imersa e os raios de curvatura da lente R1 e R2.
1
=
−1 ∗(
1
+
Para os raios de curvatura usamos a convenção de sinais:
Face convexa: raio de curvatura positivo.
Face côncava: raio de curvatura negativo.
1
)