Óptica - Tesla Concursos
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Óptica Óptica: Definições Definição A luz é uma onda eletromagnética. O espectro visível corresponde aos comprimentos de onda entre 400 nm e 700 nm. λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda eletromagnética. c = velocidade da luz no vácuo = 299.792,458 km/s. f = frequência da onda, dada em 1/s = Hz. Definição A Óptica Geométrica estuda a propagação da luz com base em alguns postulados simples e sem grandes preocupações com sua natureza, se ondulatória ou particular. A óptica ondulatória estuda a luz considerando-a uma onda plana. Reflexão Definição θ1 = θ1’ θ1 θ1’ Refração Definição n1senθ1 = n2senθ2 θ1 n1 n2 θ2 Leis da Refração Definição 1ª O raio incidente, o raio refratado e a normal, no ponto de incidência, estão contidos num mesmo plano. 2ª Lei de Snell. n1senθ1 = n2senθ2 n1 n2 Exemplo Exemplo 25 Um feixe de luz se propagando no ar incide sobre um material que tem um índice de refração n. Para pequenos ângulos de incidência em relação à normal, o ângulo do feixe refratado é a metade do incidente. A velocidade da luz nesse material é Dados: • velocidade da luz no vácuo c = 3,0 × 108 m/s. • para pequenos ângulos sen θ ≈ θ(rad) (A) 1,0 × 108 m/s (B) 1,5 × 108 m/s (C) 2,0 × 108 m/s (D) 3,0 × 108 m/s (E) 6,0 × 108 m/s Exemplo nar sen i n sen R 1 sen i n sen i n i 2 i 2 Para ângulos pequenos senθ~= θ n2 c v 3 108 v 2 v 1,5 108 m / s n Alternativa B Ângulo Limite Definição SE n1 > n2 θ2 n2 θ1 n1 Quando θ2 = 90o θ1 é chamado de ângulo limite ou ângulo crítico θC. Para qualquer θ1 > θC ocorre reflexão interna total da luz (não há raio refratado) n1sen θC = n2sen90o senθC= n2/n1 Exemplo Exemplo Petrobras 2010 Engenheiro do petróleo jr Uma fonte de luz monocromática pontual está imersa em um líquido de 12m de profundidade. Os raios que atingem a superfície do líquido em um ponto contido na região circular de raio 5m sofrem refração. Os demais sofrem apenas reflexão. Se o índice de refração do ar é 1, então o índice de refração do líquido é a) 1,3 b) 1,8 c) 2,0 d) 2,4 e) 2,6 5 12 Exemplo Solução: Consideramos que o ângulo em questão trata-se do ângulo limite, que podemos expressar pela formula: n1sen c n2 sen90o Onde temos: n2 = 1 n1 = ? seno do ângulo = 5/hipotenusa n2 n1 c sen 1 Exemplo Precisamos calcular a hipotenusa h. Usando o teorema de Pitágoras: Assim, aplicando a fórmula: Alternativa E. 1 5 n1 13 n1 2,6 Difração Definição Para ocorrer difração o orifício ou obstáculo deve ter dimensões comparáveis ou menores que o comprimento de onda da luz Onda esférica Onda plana Exemplo Exemplo 39 A respeito de propagação de ondas, considere as afirmativas abaixo. I - Difração acontece quando uma onda incide sobre um obstáculo de dimensões comparáveis a seu comprimento de onda. II - Uma onda de frente de onda plana, de comprimento de onda λ, se difrata assumindo uma forma esférica quando passa por uma abertura, de tamanho α >>λ, em um anteparo. III - Uma onda de frente de onda plana, de comprimento de onda λ, se difrata assumindo uma forma esférica quando passa por uma abertura, de tamanho α << λ, em um anteparo. Está correto APENAS o que se afirma em (A) I (B) II (C) III (D) I e II (E) I e III.
