óPtica

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óPtica

  1. 1. Óptica Prof. Fabricio Scheffer
  2. 2. Reflexão da Luz Superfície lisa
  3. 3. Reflexão Difusa Superfície Não-lisa
  4. 4. Leis da Reflexão 1. O Raio de Incidência, a Normal e o raio refletido são coplanares. 2. O ângulo de Incidência é igual ao angulo de reflexão (i = r)
  5. 5. Espelho Plano
  6. 6. Imagem de um Ponto Virtual Direita Igual Simétrica
  7. 7. Imagem de um corpo extenso O I o i Características Virtual Direita Igual Simétrica Oposta do do = di o=i di
  8. 8. Campo Visual
  9. 9. Exemplo Quais os pontos que o observador O pode ver?
  10. 10. Ele Verá: Os pontos 3 e 4
  11. 11. Movimento de Translação (Espelho Plano) Onde; D = 2d logo, V = 2v
  12. 12. Rotação Espelho Plano =2a
  13. 13. Espelho Formando Ângulos N  360 a 0 1
  14. 14. Espelhos Esféricos
  15. 15. Espelhos esféricos - Introdução  Os espelhos esféricos são calotas esféricas polidas. Côncavo Convexo Polido por dentro Polido por fora
  16. 16. Espelhos Esféricos – Elementos E.S. C     a .F R E.P. V Centro de Curvatura (C): É o centro da superfície esférica. Raio de Curvatura (R): É o raio da superfície esférica. Vértice (V): É o pólo da calota esférica. Eixo Principal (E.P.): É a reta definida pelo centro de curvatura e pelo vértice.  Foco (F): É um ponto que se encontra no ponto médio entre o centro e o vértice.
  17. 17. Focos dos Esp. esféricos  Nos espelhos esféricos quando um feixe de raios luminosos incide paralelamente ao eixo principal, as direções dos raios refletidos passam, necessariamente, por um mesmo ponto do eixo principal denominado Foco Principal ( F ). C F F Espelho côncavo Espelho convexo Foco Real Foco Virtual C
  18. 18. Esp. Esféricos – Formação de imagem  A imagem é formada pelo encontro dos raios refletidos.
  19. 19. Esp. Esféricos – Raios Notáveis Esp. côncavo C F V Esp. convexo V F raio de •  Oraio de luzluz queincide na na paralelo centrofoco O raio de luz que incide sobre direção ao eixo raio de luz que incide direçãovértice reflete que incide o do do de curvatura reflete-se paralelo ao eixo simetricamente em na direção do principal principal reflete-se sobre si mesmo foco principal relação C
  20. 20. Formação das Imagens – Esp. côncavo • Objeto real situado no infinito. O  I C • Imagem:  Real  em F F V
  21. 21.  Objeto real situado antes do centro de curvatura. O C F V I • Imagem:  real, invertida e menor  Entre C e F
  22. 22.  Objeto real situado sobre o centro de curvatura. O I C F V • Imagem:  real, invertida e igual  em C
  23. 23. • Objeto real situado entre o centro e o foco. O I C F V • Imagem:  real, invertida e maior  Depois de C
  24. 24. • Objeto real situado sobre o foco. O C F I  • Imagem:  imprópria  No infinito V
  25. 25. • Objeto real situado entre o foco e o vértice. I O C F V • Imagem:  Virtual, direita e maior  “atrás do espelho”
  26. 26. Formação das Imagens – Esp. convexo  Objeto real na frente do espelho O I V F • Imagem:  Virtual, direita e menor  “atrás do espelho” C
  27. 27. Esp. esféricos – Estudo Analítico Equação de Gauss 1 1 1 R   fo  fo di do 2 Convenção de sinais: Real  + Virtual  − f o= distância focal do = distância objeto ao vértice. do di = distância imagem ao vértice. da R = raio do espelho. Espelhos côncavos: fo + Espelhos convexos: fo -
  28. 28. Ampliação ou Aumento Linear Transversal i di A  o do  A = Ampliação, é um número adimensional A+  A  imagem Direita; di - virtual imagem invertida; di + Real
  29. 29. Refração da Luz Prof. Fabricio Scheffer
  30. 30. Fenômeno O fenômeno da Refração da luz é a alteração da velocidade de propagação. Além disso a luz pode sofrer um desvio na sua trajetória, se sua incidência não for normal. O fenômeno da Refração é acompanhado também por reflexão e absorção parcial da luz.
  31. 31. Refração da luz Obs.: A refração sempre vem acompanhada da reflexão
  32. 32. Índice de Refração absoluto de um meio (n)  Definição: é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio considerado. nmeio  C Vmeio onde C  Vvácuo  3  10 m s 8 O índice de refração depende da densidade do meio, do material .
  33. 33. Índice de Refração - Observações nmeio  C Vmeio n vácuo  1   nar  1 n  demaismeios  1
  34. 34. Índice de refração relativo  O índice de refração do meio R em relação ao meio I, é definido por: C nR VR VI nR,I    C VR nI VI
  35. 35. Leis da Refração  O raio refratado, o raio incidente e a normal são coplanares.  Lei de Snell: VI= velocidade da onda incidente VR= velocidade da onda refratada I= comprimento de onda da onda incidente R= comprimento de onda da onda refratada NI= índice de refração do meio de senˆ VI I nr i    senˆ Vr  r nI r incidência NR= índice de refração do meio de refração fI = fR
  36. 36. Refração da luz  Refringência: resistência que o meio oferece a passagem da luz.  maior densidade  meio mais refringente ()   menor velocidade  menor comprimento de onda   menor densidade  meio menos refringente ( )   maior velocidade  maior compriment o de onda 
  37. 37. Refração da luz - Representação Luz passando do meio menos para o meio mais refringente: Raio incidente Normal i I R r Raio refratado VR  VI     λ R  λ I  ˆ ˆ  i ( se ˆ  0) i r Neste caso podemos dizer que o raio refratado aproxima-se da normal
  38. 38. Refração da luz Representação com frentes de onda Frente de onda incidente R  I Normal i I r R Frente de onda refratada Obs.: Nesta figura não representaremos a reflexão
  39. 39. Refração da luz - Representação Luz passando do meio mais para o meio menos refringente: Raio incidente Normal i I R r  V V I R     λR  λI  r  iˆ ( se iˆ  0) ˆ Raio refratado Neste caso podemos dizer que o raio refratado afasta-se da normal
  40. 40. Refração da luz Representação com frentes de onda Frente de onda incidente Normal R  I i I r R Frente de onda refratada Obs.: Nesta figura não representaremos a reflexão
  41. 41. Refração da luz - Representação Luz passando do meio mais para o meio menos refringente: Normal i=0º Raio incidente I R r=0º Raio refratado  V V I R     λR  λI  r  iˆ 0o ˆ Neste caso tivemos uma refração sem desvio
  42. 42. Refração da Luz Desvio angular do raio refratado Normal Normal i i r  ˆ   r  iˆ r  ˆ   iˆ  r
  43. 43. Ângulo Limite de Incidência O ângulo de incidência é chamado de ângulo limite (L) se o ângulo de refração for igual a 90o. Raio incidente Normal i= L N n r= 90º Raio refratado ˆ n sen L N
  44. 44. Reflexão Total da Luz Condições para que ocorra reflexão total: N N N n r=0o i=0o N i>L Neste caso tivemos uma reflexão total i=L i<L     i  L
  45. 45. Aplicação da reflexão total Fibra Óptica
  46. 46. Aplicação da reflexão total Miragem
  47. 47. Aplicação da reflexão total Miragem I<L Ar frio I<L I>L Reflexão total Ar quente Ar mais quente Ar muito quente Asfalto
  48. 48. Aplicação da refração Altura Aparente dos Astros A densidade do ar diminui com a altura
  49. 49. Altura aparente dos astros  A densidade do ar diminui com a altura. Observe esquema a seguir: Imagem Objeto Altair
  50. 50. Esta situação de beleza inconfundível nos mostra uma conseqüência da Refração. O Sol que estamos vendo é apenas uma imagem do verdadeiro, que neste momento já se pôs.
  51. 51. Dispersão da Luz Vermelho Alaranjado Amarelo Verde Azul Anil Violeta n v
  52. 52. Exemplo
  53. 53. LENTES ESFÉRICAS Lente convergente Índice da lente maior que do meio Lente divergente Índice da lente maior que do meio
  54. 54. Raios Especiais 1 2 3
  55. 55. Experimento
  56. 56. Lente Convergente - 1  Objeto colocado antes do ponto A o A eixo óptico F o F (anti-principal) A i Imagem real, invertida e menor (entre F e A)
  57. 57. Lente Convergente - 2  Objeto colocado no ponto anti-principal (A) o A eixo óptico F o F A i Imagem real, invertida e igual ao objeto
  58. 58. Lente Convergente - 3  Objeto colocado entre A(anti-principal) e F(foco) A o eixo óptico F o F A i Imagem real, invertida e maior que o objeto
  59. 59. Lente Convergente - 4  Objeto colocado no F A eixo óptico o F o (foco) da lente F A Imagem imprópria - intersecção no infinito
  60. 60. Lente Convergente - 5  Objeto colocado entre o F(foco) e O(centro óptico) i A eixo óptico o F o F A Imagem virtual, direita e maior que o objeto
  61. 61. Lente Divergente  Não importa o posicionamento do objeto A eixo óptico o F i o F A Imagem virtual, direita e menor que o objeto
  62. 62. Equações  Equação de Gauss  Equação do Aumento linear transversal 1 1 1   fo di do    fo - distância focal; do - distância objeto-lente; di - distância imagem-lente; i di A= o do   o - tamanho do objeto; i - tamanho da imagem.
  63. 63. Referencial de Gauss - 1  Objeto e Imagem: Natureza  Imagem: Orientação  Objeto real do > 0  Imagem real di > 0  Imagem virtual di < 0  i e o - mesmo sinal: imagem direita em relação ao objeto  i e o - sinais diferentes imagem invertida em relação ao objeto
  64. 64. Referencial de Gauss - 2  Aumento linear: A>0  Aumento linear: A<0  i e o - mesmo sinal:  i e o - sinais opostos: imagem direita. imagem invertida.  di < 0: imagem virtual.  di > 0: imagem real.
  65. 65. Referencial de Gauss - 3  Distância focal:  Lente Convergente: fo > 0  Lente Divergente: fo < 0  Vergência da Lente: (V=1/f)- medida em dioptrias e foco em metros. A Vergência mostra a intensidade da divergência ou convergência de uma lente.  V > 0 - Convergente  V < 0 - Divergente
  66. 66. Defeitos na visão Miopia A imagem se forma antes da retina Correção: Lentes divergentes
  67. 67. Hipermetropia A imagem se forma depois da retina Correção: Lentes convergentes

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