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Óptica
1. Propagação da luz
2. Reflexão e refracção
ƒ Reflexão total
3. Polarização
4. Imagens ópticas
ƒ Dióptros
ƒ Espelhos
ƒ Lentes
Bibliografia
Sears e Zemansky - Física IV
5. Instrumentos ópticos
„ O olho
„ A lupa
„ O microscópio
„ O telescópio
6. Interferência e difracção
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Propriedades da luz
Propagação
Princípio de Huygens
Propagação para a direita
Cada ponto de uma frente de
onda primária é fonte de ondas
esféricas secundárias que
avançam com velocidade e
frequência iguais às da onda
primária.
A sobreposição dessas ondas
secundárias é a onda primária
avançada.
Devido ao seu pequeno
comprimento de onda, pode
considerar-se o feixe de luz como
um “raio” que se propaga
rectilineamente no meio
onda plana e
onda circular
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Reflexão e Refracção
Velocidade da luz no vácuo: c = 3 x 108 m/s
Em meios transparentes (ar, água, vidro,…) a velocidade da luz é v < c.
Um meio transparente é caracterizado
pelo índice de refracção, n, tal que
n = c/v
Água: n = 1,33
Vidro: n = 1,50 a 1,66
Diamante: n = 2,4
Ar: n = 1,0003
No ar, considerar-se em geral v = c
Quando um feixe de luz atinge a
superfície da fronteira entre dois
meios diferentes (p.ex. interface ar–
vidro) parte da energia luminosa é
reflectida e outra parte entra no
segundo meio.
A variação na direcção do raio
transmitido chama-se refracção.
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Reflexão e Refracção (2) ë
Leis da reflexão:
• O raio incidente, a normal à
superfície de separação no ponto de
incidência e o raio reflectido estão no
mesmo plano
ar; n1
vidro; n2
• O ângulo de incidência é igual ao
ângulo de reflexão
Leis da refracção:
• O raio incidente, a normal à superfície
de separação no ponto de incidência e o
raio refractado estão no mesmo plano
v1∆t
v2∆t
• Lei de Snell :
Ex.:
Um raio de luz, deslocando-se no ar,
entra na água com ângulo de incidência
θ1=45º. Qual é o ângulo de refracção?
2 = 32.1º
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Reflexão e Refracção (3) ë
Reflexão Total
ar
vidro
• À medida que o ângulo de incidência aumenta, o ângulo de refracção aumenta
também, até se atingir o ângulo crítico de incidência, c, correspondente a um
ângulo de refracção de 90º. A este fenómeno chama-se reflexão total.
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Reflexão e Refracção (4)ë
Reflexão Total (exemplos)ë
Um vidro possui um índice de
refracção de n = 1,5. Qual é o ângulo
limite (crítico) para a reflexão total?
(considerar nar = 1).
c = 41,8º
nv = 1,5
c = 41,8º
1 = 45º ⇒ reflexão total !
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Reflexão e Refracção (5)ë
Fibras ópticas
Fibra
de vidro
única
Molho
de fibras
Aplicação da reflexão total
Usadas na medicina e telecomunicações, por exemplo…
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Reflexão e Refracção (6)ë
Miragens
Quando o índice de refracção de um meio varia
gradualmente a refracção é contínua, levando a uma
curvatura gradual da luz.
Ex. Formação de uma miragem
Em dias muito quentes, o solo aquece bastante e há uma
camada de ar perto dele que, estando mais quente, é menos
densa que a camada logo acima. A velocidade da luz é
maior nas camadas menos densas, e portanto um feixe de
luz passando de uma camada de ar mais frio para uma
camada de ar mais quente, encurva …
Ar a temperatura uniforme
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Reflexão e Refracção (6)ë
Que fenómenos podemos identificar nestas fotografias obtidas com “prata da casa” ?
© RuiFMarques (2002)ë
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