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Professor Marco Antonio
› Estudo da luz e suas propriedades nos
meios em que se propaga.
Termos e conceitos
Princípios da Óptica Geométrica
Espelh...
Raios de luz são linhas orientadas que
representam, graficamente, a direção e o
sentido de propagação da luz.
Os fenômenos...
Um conjunto de raios de luz constitui um
feixe de luz. Este pode ser convergente,
divergente ou paralelo
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Um conjunto de raios de luz constitui um
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Fontes de luz: Denominamos luz ao agente
físico responsável pelas sensações visuais.
Também podemos definir luz como uma
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De um modo geral, todos os objetos visíveis
podem ser considerados fontes de luz.
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Pergunta:
Dos objetos citados a seguir, assinale aquele que seria visível em uma sala
perfeitamente escura.
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› As fontes de luz podem ser:
• Fonte de luz primária ou corpo
luminoso: é aquela que emite luz
própria. Como exemplos tem...
› As fontes de luz podem ser:
• Fonte de luz secundária ou corpo
iluminado: é aquela que reflete a luz
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› Conforme a fonte, a luz pode ser:
• simples ou monocromática – de uma
só cor, como a luz amarela emitida por
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› Meios de propagação da luz:
• O meio é transparente quando
permite a propagação livre da luz,
possibilitando uma visão n...
› Meios de propagação da luz:
• O meio é opaco quando
impede a propagação da luz
através de si, não
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› Fenômenos ópticos:
Um feixe de raios paralelos, ao incidir sobre
uma superfície S, que separa dois meios
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› Fenômenos ópticos:
1. Reflexão regular
 O feixe de luz incide em S e retorna ao
meio de origem.
 Todos os raios são re...
› Fenômenos ópticos:
2. Reflexão difusa
 O feixe de luz incide em S e retorna ao
meio de origem.
 Os raios são refletido...
› Fenômenos ópticos:
3. Refração regular
 O feixe paralelo de luz atravessa S e
continua se propagando no outro meio.
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› Fenômenos ópticos:
4. Absorção
 O feixe de raios paralelos incide em S e
não se reflete nem se refrata.
 A luz é absor...
› A cor de um corpo por reflexão
 Os objetos que não possuem luz própria – objetos iluminados – são vistos
porque reflete...
› A cor de um corpo por reflexão
 Os objetos que não possuem luz própria – objetos iluminados – são vistos
porque reflete...
› A cor de um corpo por reflexão
R.64 Num recinto à prova de luz externa, iluminado por uma fonte luminosa
vermelha, está ...
I- Princípio da propagação retilínea da
luz:
Nos meios homogêneos e transparentes,
a luz se propaga em linha reta.
I- Princípio da propagação retilínea da
luz:
Na figura, a região que não recebe luz
(entre C e S) é chamada de sombra.
Ter...
I- Princípio da propagação retilínea da
luz:
Quando a fonte é extensa (AB), definem-
se a sombra, que não recebe lua, e a
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I- Princípio da propagação retilínea da
luz:
A propósito:
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dimensões são consideráve...
Princípios da Óptica Geométrica
› Fontes pontuais e
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Eclipse
 comprovam o princípio da propagação retilínea da luz.
 quando sombra e a penumbra da Lua, determinadas pela luz...
Eclipse
 comprovam o princípio da propagação retilínea da luz.
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Câmara escura de orifício
 Também comprova o princípio da propagação retilínea da luz.
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Câmara escura de orifício
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Câmara escura de orifício
 Usando semelhança de triângulos, podemos definir uma relação entre o tamanho
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Câmara escura de orifício
R.66 Uma câmara escura de orifício apresenta comprimento de 40 cm. De uma
árvore de altura 5 m o...
II- Princípio da reversibilidade dos raios
de luz
Nas reflexões, nas refrações e em
reflexões e refrações sucessivas, a
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III- Princípio da independência dos
raios de luz
Quando raios de luz se cruzam, cada um
deles segue seu trajeto como se os...
Aplicação:
R.65 Um observador nota que um edifício projeta no solo uma sombra de 30 m de
comprimento no instante em que um...
Ângulo visual
 O ângulo visual depende da extensão do objeto e de
sua posição em relação ao observador.
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Óptica geométrica (2017)
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Óptica geométrica (2017)

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Aula sobre os princípios da Óptica Geométrica - versão atualizada

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Óptica geométrica (2017)

  1. 1. Professor Marco Antonio
  2. 2. › Estudo da luz e suas propriedades nos meios em que se propaga. Termos e conceitos Princípios da Óptica Geométrica Espelhos planos Espelhos esféricos Lentes esféricas › Sob o aspecto didático, o estudo da óptica é dividido em duas partes: • Óptica geométrica: preocupa-se em analisar o que ocorre quando o agente físico luz incide e (ou) se propaga em "sistemas ópticos" (espelhos, placas de vidro, lentes, prismas e outros). • Óptica física: estuda a produção e a natureza íntima do agente físico luz, bem como os fenômenos ligados a essa natureza (difração, interferência, polarização, etc.).
  3. 3. Raios de luz são linhas orientadas que representam, graficamente, a direção e o sentido de propagação da luz. Os fenômenos que iremos estudar em Óptica geométrica podem ser descritos com a simples noção de raio de luz.
  4. 4. Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. Este pode ser convergente, divergente ou paralelo
  5. 5. Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. Este pode ser convergente, divergente ou paralelo Uma lente de aumento, apontando para os raios do Sol, produz um feixe cônico convergente.
  6. 6. Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. Este pode ser convergente, divergente ou paralelo Quando os raios luminosos divergem, como nos faróis de um carro, formam um feixe cônico divergente.
  7. 7. Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. Este pode ser convergente, divergente ou paralelo Os raios luminosos que se propagam paralelamente, como nos holofotes, formam um feixe cilíndrico ou colimado.
  8. 8. Fontes de luz: Denominamos luz ao agente físico responsável pelas sensações visuais. Também podemos definir luz como uma fração do espectro eletromagnético que impressiona os olhos Representação das frações mais significativas do Espectro Eletromagnético , fora de escala.
  9. 9. De um modo geral, todos os objetos visíveis podem ser considerados fontes de luz. Dentro do amplo espectro de radiações eletromagnéticas, apenas uma pequena parte é visível aos nossos olhos – são as radiações cujos comprimentos de onda vão de 380 a 760 nanômetros.
  10. 10. Pergunta: Dos objetos citados a seguir, assinale aquele que seria visível em uma sala perfeitamente escura. a) um espelho; b) qualquer superfície clara; c) um fio aquecido ao rubro; d) uma lâmpada desligada; e) um gato preto.
  11. 11. › As fontes de luz podem ser: • Fonte de luz primária ou corpo luminoso: é aquela que emite luz própria. Como exemplos temos o Sol, a chama de uma vela, etc. A chama de uma vela é uma fonte primária de luz
  12. 12. › As fontes de luz podem ser: • Fonte de luz secundária ou corpo iluminado: é aquela que reflete a luz recebida de outros corpos. Como exemplo temos a Lua, que reflete a luz recebida do Sol. A Lua é uma fonte secundária de luz
  13. 13. › Conforme a fonte, a luz pode ser: • simples ou monocromática – de uma só cor, como a luz amarela emitida por lâmpadas de vapor de sódio, comumente utilizadas para a iluminação pública; • composta ou policromática – que resulta da superposição de luzes de cores diferentes, como a luz solar (branca).  a velocidade de propagação de qualquer luz monocromática no vácuo é sempre a mesma e é aproximadamente igual a 300.000 km/s.  em um meio material, a velocidade da luz varia conforme o tipo de luz monocromática e seu valor será sempre menor que a velocidade da luz no vácuo.
  14. 14. › Meios de propagação da luz: • O meio é transparente quando permite a propagação livre da luz, possibilitando uma visão nítida dos objetos através dele. Exemplos: o ar, o vidro comum, a água. • O meio é translúcido quando permite a propagação da luz através de si, mas a espalha, não possibilitando uma visão nítida dos objetos através dele. Exemplos: vidro fosco, papel de ceda, papel celofane.
  15. 15. › Meios de propagação da luz: • O meio é opaco quando impede a propagação da luz através de si, não possibilitando a visualização dos objetos através dele. Exemplos: madeira, metais. Resumidamente:
  16. 16. › Fenômenos ópticos: Um feixe de raios paralelos, ao incidir sobre uma superfície S, que separa dois meios ópticos distintos transparentes, translúcidos ou opacos, pode atravessá-la ou não, ocorrendo os seguintes fenômenos: 1. Reflexão regular 2. Reflexão difusa 3. Refração regular 4. Absorção Acontece em função de fenômenos ópticos no céu, quando um arco de luz similar à aparência de um arco- íris, forma faixas de cores no horizonte. Tudo isso graças à refração de gelo ou água. Exemplo: Arco-íris de fogo
  17. 17. › Fenômenos ópticos: 1. Reflexão regular  O feixe de luz incide em S e retorna ao meio de origem.  Todos os raios são refletidos regularmente, ou seja, eles permanecem paralelos entre si, a partir dos pontos de incidência.  Ocorre quando S é uma superfície plana, opaca e bem polida, como um espelho.
  18. 18. › Fenômenos ópticos: 2. Reflexão difusa  O feixe de luz incide em S e retorna ao meio de origem.  Os raios são refletidos irregularmente, ou seja, deixam de ser paralelos.  Ocorre quando S é uma superfície opaca e rugosa, como a maioria dos corpos
  19. 19. › Fenômenos ópticos: 3. Refração regular  O feixe paralelo de luz atravessa S e continua se propagando no outro meio.  Ocorre quando o meio que recebe o feixe de luz é transparente ou translúcido.
  20. 20. › Fenômenos ópticos: 4. Absorção  O feixe de raios paralelos incide em S e não se reflete nem se refrata.  A luz é absorvida pela superfície.  Ocorre, por exemplo, nos corpos de cor escura.
  21. 21. › A cor de um corpo por reflexão  Os objetos que não possuem luz própria – objetos iluminados – são vistos porque refletem difusamente a luz que neles incide.  A cor de um objeto é a parte da luz que chega aos nossos olhos, ou seja, é a cor que o objeto refletiu.  As outras cores foram absorvidas pelo objeto.
  22. 22. › A cor de um corpo por reflexão  Os objetos que não possuem luz própria – objetos iluminados – são vistos porque refletem difusamente a luz que neles incide.  A cor de um objeto é a parte da luz que chega aos nossos olhos, ou seja, é a cor que o objeto refletiu.  As outras cores foram absorvidas pelo objeto.
  23. 23. › A cor de um corpo por reflexão R.64 Num recinto à prova de luz externa, iluminado por uma fonte luminosa vermelha, está um indivíduo de visão normal. Sobre uma mesa estão dois discos de papel, sendo um branco e outro azul (sob luz solar). Os discos têm a mesma dimensão e estão igualmente iluminados pela fonte de luz vermelha. Em que cores o indivíduo observará os discos? 1. Uma sala está iluminada por uma lâmpada que emite luz monocromática vermelha. Entram nessa sala três jovens: Luís, Pedro e Maria. O primeiro veste uma camisa branca, o segundo, uma camisa verde, e a terceira, uma blusa vermelha. Uma vez dentro da sala, de que cor é vista: a) a camisa de Pedro? b) a blusa de Maria? c) a camisa de Luís?
  24. 24. I- Princípio da propagação retilínea da luz: Nos meios homogêneos e transparentes, a luz se propaga em linha reta.
  25. 25. I- Princípio da propagação retilínea da luz: Na figura, a região que não recebe luz (entre C e S) é chamada de sombra. Teremos sombra quando um obstáculo estiver à frente de uma fonte de luz pontual, como uma lâmpada, por exemplo.
  26. 26. I- Princípio da propagação retilínea da luz: Quando a fonte é extensa (AB), definem- se a sombra, que não recebe lua, e a penumbra, que é parcialmente iluminada.
  27. 27. I- Princípio da propagação retilínea da luz: A propósito:  A fonte de luz é extensa quando suas dimensões são consideráveis em relação à distância do objeto iluminado.  Ela é puntiforme quando as suas dimensões são desprezíveis em relação à distância do objeto iluminado. Só haverá formação de penumbra quando a fonte for extensa. Fonte pontual forma apenas sombra.
  28. 28. Princípios da Óptica Geométrica › Fontes pontuais e extensas A propósito: a fonte de luz é extensa quando suas dimensões são consideráveis em relação à distância do objeto iluminado. Ela é puntiforme quando as suas dimensões são desprezíveis em relação à distância do objeto iluminado. Só haverá formação de penumbra quando a fonte for extensa. Fonte pontual forma apenas sombra.
  29. 29. Eclipse  comprovam o princípio da propagação retilínea da luz.  quando sombra e a penumbra da Lua, determinadas pela luz do Sol, interceptam a superfície da Terra, ocorrem os eclipses solares, que podem ser totais ou parciais.
  30. 30. Eclipse  comprovam o princípio da propagação retilínea da luz.  quando sombra e a penumbra da Lua, determinadas pela luz do Sol, interceptam a superfície da Terra, ocorrem os eclipses solares, que podem ser totais ou parciais. Sequência de imagens do processo do eclipse solar. Eclipse solar vista do espaço.
  31. 31. Câmara escura de orifício  Também comprova o princípio da propagação retilínea da luz.  Trata-se de uma caixa de paredes opacas, existindo em uma delas um pequeno orifício. A imagem de um objeto que está em frente ao furo, forma-se na face oposta a ele.  A câmara escura de orifício ilustra o princípio de funcionamento das máquinas fotográficas.
  32. 32. Câmara escura de orifício  Também comprova o princípio da propagação retilínea da luz.  Trata-se de uma caixa de paredes opacas, existindo em uma delas um pequeno orifício. A imagem de um objeto que está em frente ao furo, forma-se na face oposta a ele.
  33. 33. Câmara escura de orifício  Usando semelhança de triângulos, podemos definir uma relação entre o tamanho do objeto e da imagem, bem como as distâncias relativas de cada um. Observe a imagem: Podemos chamar de:  o = altura do objeto  p = posição do objeto  i = altura da imagem  p‘ = posição da imagem Vejamos o exemplo a seguir!!!!
  34. 34. Câmara escura de orifício R.66 Uma câmara escura de orifício apresenta comprimento de 40 cm. De uma árvore de altura 5 m obteve-se, no anteparo fosco, uma imagem de de 25 cm altura. Determine a distância da árvore até a câmara. 2. Uma caixa de sapatos é usada para construir uma câmara escura de orifício. No lugar da tampa, é fixado um recorte de folha de papel vegetal e, na face oposta a ela (fundo da caixa), faz-se um orifício com um prego. A câmara é colocada em pé sobre um mesa, em um quarto escuro e, a 40 cm da face com o orifício, põe-se uma vela acesa de 12 cm de altura. Sendo de 18 cm a profundidade da caixa, determine o tamanho da imagem formada na “tela” de papel vegetal.
  35. 35. II- Princípio da reversibilidade dos raios de luz Nas reflexões, nas refrações e em reflexões e refrações sucessivas, a trajetória seguida pela luz independe do sentido de sua propagação. Por meio de um espelho, o menino vê a menina; a menina também vê o menino!
  36. 36. III- Princípio da independência dos raios de luz Quando raios de luz se cruzam, cada um deles segue seu trajeto como se os outros não existissem. As fotos acima evidenciam o princípio da independência dos raios de luz.
  37. 37. Aplicação: R.65 Um observador nota que um edifício projeta no solo uma sombra de 30 m de comprimento no instante em que uma haste vertical de 50 cm de altura projeta no solo uma sombra de comprimento 0,80 m. Determine a altura do edifício. 3. Um quadrado opaco de madeira, de 1,0 m de lado, está horizontalmente pendurado a 1,2 m do teto de uma sala. Na mesma vertical do centro do quadrado está fixada, no teto, uma pequena lâmpada acesa. Sendo de 3,0 m a distância do teto ao piso, determine: a) o comprimento da sombra projetada; b) a área da sombra projetada. 4. Em um dia ensolarado, um homem com 2,0 m de altura está parado a uma distância de 20 m de um poste de tamanho 12 m. a) Qual é o tamanho da sombra do homem projetada no chão? b) Qual é o tamanho da sombra do poste projetada no chão?
  38. 38. Ângulo visual  O ângulo visual depende da extensão do objeto e de sua posição em relação ao observador.  Quanto maior a distância do objeto ao olho do observador, menor o ângulo visual e menor parece ser o objeto AB.  O menor ângulo visual sob o qual o observador vê os pontos A e B, separadamente, chama-se limite de acuidade visual. Para o olho humano esse ângulo é de um minuto (1/60 graus).  Um observador na Terra vê o Sol e a Lua sob o ângulo visual de meio grau.

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