Output file

3º Bimestre
Física II
Autor: Geraldo Velazquez
Física II
Física II
SUMÁRIO
UNIDADE I – Óptica Geométrica ................................................................................ 4
1 – Natureza Da Luz ................................................................................................... 4
2 – Conceitos Preliminares ......................................................................................... 5
2.1 – Raios e Feixes................................................................................................... 5
2.2 – Fontes De Luz .................................................................................................. 6
2.3 – MEIOS ÓPTICOS ............................................................................................ 6
3 – Fenômenos Ópticos ............................................................................................... 8
4 – Cor De Um Corpo ............................................................................................... 10
5 – Princípios Da Óptica ........................................................................................... 12
5.1 – Propagação Retilínea Da Luz ......................................................................... 12
5.2 – Reversibiilidade Dos Raios Luminosos ......................................................... 12
5.3 – Independência Dos Raios Luminosos ............................................................ 12
6 – Sombra, Penumbra E Eclipses .......................................................................... 14
7 – Câmara Escura De Orifício ............................................................................... 16
Exercícios De Fixação: .............................................................................................. 17
Exercícios complementares: ..................................................................................... 20
Física II
UNIDADE I – Óptica Geométrica
1 – Natureza Da Luz
Em 1675 Isaac Newton, num de seus artigos, considerou a luz constituída por um
conjunto de corpúsculos materiais em movimento, cujas trajetórias seriam retas.
Huygens sugeriu que os fenômenos de propagação da luz seriam mais bem
explicados se a luz fosse considerada uma onda.
No início do século XIX a teoria de Newton foi definitivamente abandonada,
passando-se a considerar a luz como uma propagação ondulatória, graças ao trabalho do
inglês Thomas Young. No entanto evidências mais recentes mostram que ao lado das
ondas a luz transporta também corpúsculos de energia, chamados fótons, apresentando
uma natureza dual (partícula-onda), segundo teoria do francês Louis De Broglie.
O transporte de energia radiante da luz é realizada através de ondas chamadas
eletromagnéticas, tais ondas, além de não necessitarem de um meio material para se
propagar – podendo, portanto, propagar-se no vácuo – possuem uma enorme velocidade.
No vácuo, a velocidade de propagação da luz (c) vale, aproximadamente:
c ≈300 000 km/s  3 x 105 km/s  3 x 108 m/s
Em geral, somente uma parcela de energia radiante propicia a sensação de visão,
ao atingir o olho. Essa parcela é denominada luz e possui freqüência entre 4 x 1014 Hz e
8 x 1014 Hz.
Sumário
4
Física II
As freqüências dentro da faixa do visível do espectro eletromagnético
correspondem às diferentes cores, com que observamos a luz. A luz de cor violeta
corresponde à maior freqüência
( maior comprimento ), e a luz de cor vermelha
corresponde à menor frequência( maior comprimento ).
2 – Conceitos Preliminares
2.1 – Raios e Feixes
a) Raio de luz: é a representação geométrica da trajetória da luz, indicando a direção
e o sentido de sua propagação.
b) Feixe de luz: é um conjunto de raios de luz. Um feixe luminoso pode ser:
Sumário
5
Física II
2.2 – Fontes De Luz
Quanto à emissão de luz:
a) Fonte primária ou corpo luminoso: emite luz própria.
Ex: o Sol, as estrelas, uma lâmpada ligada, uma vela acesa, um vaga-lume, um
interruptor, metal aquecido ao rubro etc.
b) Fonte secundária ou corpo iluminado: não emite luz própria, reflete luz de uma
fonte primária.
Ex: a Lua, os planetas, um caderno, uma caneta, uma cadeira, uma pessoa, um
quadro etc.
Quanto à dimensão:
a) Fonte pontual ou puntiforme: suas dimensões são desprezíveis em ralação ao
ambiente considerado.
Ex: uma pequena lâmpada num salão.
b) Fonte extensa: suas dimensões não são desprezíveis em relação ao ambiente
considerado.
Ex: uma lâmpada fluorescente num quarto.
2.3 – MEIOS ÓPTICOS
a) Meio transparente: é aquele que permite a propagação regular da luz.
O observador vê o objeto com nitidez através do meio.
Ex: aquário, ar, vidro comum, papel celofone etc.
b) Meio Translúcido: é aquele que permite a propagação irregular da luz
O observador não vê o objeto com nitidez através do meio.
Ex: vidro fosco, papel vegetal, tecido fino, ar com neblina etc.
Sumário
6
Física II
c) Meio opaco: é aquele que não permite a propagação da luz.
O observador não vê o objeto através do meio.
Ex: parede de tijolos, portão de madeira, placa metálica etc.
Sumário
7
Física II
3 – Fenômenos Ópticos
Quando a luz incide sobre uma superfície S, que separa um par de meios, pode
sofrer os seguintes fenômenos:
a) Reflexão regular: o feixe de raios paralelos que se propaga no meio 1 incide sobre
a superfície S e retorna ao meio 1, mantendo o paralelismo.
Ex: A reflexão regular é responsável pela formação de imagens sobre a superfície
tranqüila de um lago.
b) Reflexão difusa ou difusão: o feixe de raios paralelos que se propaga no meio 1
incide sobre a superfície S e retorna ao meio 1, perdendo o paralelismo e espalhando-se
em todas as direções. A difusão é devido às irregularidades da superfície. A reflexão
difusa é responsável pela
visão dos objetos que nos cercam.
Ex: Vemos uma pessoa porque ela reflete difusamente para nossa vista a luz que
recebe.
c) Refração regular: o feixe de raios paralelos que se propaga no meio 1 incide sobre
a superfície S e passa a se propagar no meio 2, mantendo o paralelismo. A refração regular
ocorre em meios transparentes.
Sumário
8
Física II
Ex: A refração regular é responsável pela visão nítida de objetos através do vidro
comum.
d)Refração difusa: o feixe de raios paralelos que se propaga no meio 1 incide sobre
a superfície S e passa a se propagar no meio 2, perdendo o paralelismo. A refração difusa
ocorre em meios translúcidos.
Ex: A refração difusa é responsável pela visualização sem nitidez de objetos através
do vidro fosco.
e) Absorção: o feixe de raios paralelos que se propaga no meio 1 incide sobre a
superfície S e não retorna ao meio 1 nem se propaga no meio 2, ocorrendo a absorção.
Como a luz é uma forma de energia, sua absorção ocasiona um aquecimento.
Ex: A absorção é responsável pelo aquecimento de uma camisa negra quando
exposta à luz.
Sumário
9
Física II
4 – Cor De Um Corpo
A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele
reflete difusamente. Assim, corpos de diferentes cores, sendo iluminados por luz branca,
teremos: o corpo vermelho, se refletir difusamente a luz vermelha e absorver as demais;
o corpo amarelo, se refletir difusamente a luz amarela e absorver as demais, e assim por
diante. E negro, se o corpo absorver todas as luzes.
Atente ao fato de que um corpo amarelo parecerá negro quando for iluminado por
luz diferente da branca e da amarela, pois essa luz será devidamente absorvida.
O Azul Do Céu
Vimos que existem determinados meios que refratam a luz difusamente (meio
translúcido). Por isso, eles podem ser vistos por refração difusa. De todas as cores
componentes da luz solar, a violeta e, em seguida, a azul são as que mais sofrem refração
difusa (maior espalhamento) ao penetrar a atmosfera terrestre.
Por isso, se a distância percorrida pela luz não for muito grande (ao meio-dia, por
exemplo) são essas as componentes que mais chegam em nossos olhos.
Como eles são mais sensíveis à luz azul, vemos o céu azul.
Ao contemplarmos o nascer e o por-do-sol, vemos o céu e o Sol avermelhados. Isso
acontece porque a luz vermelha, nesse momento, é a que mais chega aos nossos olhos,
enquanto a luz azul e as outras próximas a ela foram difundidas nas primeiras camadas
da atmosfera, ficando esmaecidas.
Sumário
10
Física II
Exemplo 1: Num laboratório óptico a bandeira do Brasil é iluminada
exclusivamente por luz monocromática azul. Faça um esquema da bandeira e indique as
cores observadas em cada parte da bandeira.
Solução:
Com luz monocromática azul, apenas o círculo e a faixa refletirão o azul, as demais
áreas absorverão totalmente a luz, ficando preto.
=
Sumário
11
Física II
5 – Princípios Da Óptica
5.1 – Propagação Retilínea Da Luz
5.2 – Reversibiilidade Dos Raios Luminosos
5.3 – Independência Dos Raios Luminosos
Exemplo 2: Um observador nota que no mesmo instante do dia um edifício projeta
uma sombra de 30m e uma haste vertical de 50cm projeta uma sombra de 0,80m.
Determine a altura do edifício.
Sumário
12
Física II
Solução:
𝐏𝐨𝐫 𝐬𝐞𝐦𝐞𝐥𝐡𝐚𝐧ç𝐚
𝐇
𝟓𝟎
𝟑𝟎. 𝟓𝟎
=
⇒𝐇=
= 𝟏𝟖, 𝟕𝟓𝐌
𝟑𝟎 𝟖𝟎
𝟖𝟎
Sumário
13
Física II
6 – Sombra, Penumbra E Eclipses
Fonte Puntual
Fonte Extensa
Uma das grandes aplicações deste assunto é o Eclipse.
Eclipses
Sumário
14
Física II
Ao longo de seu movimento em torno da Terra, vez ou outra a Lua passa pelo
segmento da reta que une o Sol e a Terra: nesse caso, a visão do Sol pode ficar total ou
parcialmente obstruída pela Lua, e dizemos que ocorreu um eclipse solar. É fácil verificar
pela figura abaixo que tal eclipse só pode ocorrer nas épocas de Lua Nova .
Em épocas de Lua Cheia, esta pode cruzar a reta que passa pelo Sol e pela Terra;
ora, como a Lua é um corpo iluminado, ao passar pelo cone de sombra da Terra criado
pelo Sol, momentaneamente deixará de receber luz e, portanto de ser visível; ocorre então
o eclipse lunar.
Fases Da Lua
Embora as fases lunares se alterem, aproximadamente, a
cada sete dias, os eclipses não são mensais, pois as órbitas de
translação da Terra e da Lua são inclinadas entre si.
Sumário
15