2018-02-optica-optica-geometrica-introducao-26022018[1].pdf

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INTRODUÇÃO

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ECLIPSES (Vídeo)

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CARACTERÍSTICAS DA LUZ

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TIPOS DE ECLIPSE SOLAR

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ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

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TIPOS DE ECLIPSE LUNAR

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VELOCIDADE DA LUZ NOS MEIOS MATERIAIS

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LUA DE SANGUE

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VELOCIDADE DA LUZ NOS MEIOS MATERIAIS

27

FASES DA LUA (1)

6

RAIO DE LUZ

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FASES DA LUA (2)

7

PINCEL E FEIXE DE LUZ

29

FASES DA LUA (3)

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CLASSIFICAÇÃO DOS FEIXES DE LUZ

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CÂMARA ESCURA DE ORIFÍCIO

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FEIXE CONVERGENTE – LUPA

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SIMULADOR

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FEIXE DIVERGENTE – FARÓIS

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PRINCÍPIO DA REVERSIBILIDADE

11

FEIXE CILÍNDRICO – CANHÃO DE LUZ

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REFLEXÃO DA LUZ

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CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES DE LUZ

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REFRAÇÃO DA LUZ

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FONTE PRIMÁRIA E SECUNDÁRIA

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ABSORÇÃO

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VISUALIZAÇÃO DE FONTES SECUNDÁRIAS

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REFLEXÃO SELETIVA (1)

15

FONTE PONTUAL E FONTE EXTENSA

37

REFLEXÃO SELETIVA (2)

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SIMULADOR (TAMANHO DA FONTE)

38

COR DOS OBJETOS (TELA AZUL)

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MEIO TRANSPARENTE

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DISCO DE NEWTON

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MEIO TRANSLÚCIDO

40

CURIOSIDADE

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MEIO OPACO

41

REFRAÇÃO SELETIVA

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PRINCÍPIO DA INDEPENDÊNCIA

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PONTO OBJETO

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PRINCÍPIO DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA

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PONTO IMAGEM

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SOMBRA X PENUMBRA

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SISTEMAS ÓPTICOS

Instruções

/augustofisicamelo

Você já se perguntou o que é a Óptica?

Óptica é a parte da Física responsável pelo estudo dos fenômenos associados à luz. Os estudos da óptica são divididos em duas partes: • Óptica geométrica: que é a parte da óptica que estuda a propagação da luz por meio dos raios de luz. Os fenômenos que essa área abrange são: propagação retilínea da luz, reflexão e refração da luz, espelhos e lentes; • Óptica física: estuda o comportamento ondulatório da luz. Os fenômenos estudados por essa área são: emissão, composição, absorção, polarização, interferência e difração da luz.

Algumas de suas aplicações podem ser observadas, por exemplo: • Em instrumentos utilizados para corrigir defeitos visuais, como os óculos e as lentes; • Instrumentos para observação, é o caso dos microscópios, telescópios, lunetas;

• Em câmeras fotográficas, filmadoras etc.; • Espelhos que podem ser utilizados para maquiagem ou em retrovisores.

Você já usava noções de Óptica Geométrica na infância de forma intuitiva.

A luz é uma onda eletromagnética (forma de energia) que se propaga nos meios materiais e também no vácuo. A luz emitida pelo Sol é branca, uma luz policromática (várias cores) que pode ser decomposta em luzes monocromáticas (uma só cor).

C(Velocidade da luz  3108 m / s no vácuo)

1 ano  luz Clique para mostrar o conteúdo

9, 5. 1015 m

4,0 1014 Hz

Vermelho

Ondas de Rádio Alaranjado

Infravermelho

Amarelo

Luz Visível

Verde

Ultravioleta Raios  X

Azul

Anil

Raios   (m)

Violeta

f (Hz) 7,5 1014 Hz

Num meio material, as luzes monocromáticas têm velocidades diferentes (menores que 3 . 108 m/s), decrescendo no sentido da luz vermelha para a luz violeta. Vermelho

Alaranjado Amarelo

Verde

Azul

Anil

LUZ BRANCA

VÁCUO AR

DIÓPTRO

Vermelho Alaranjado Violeta Azul Amarelo Anil Verde

Violeta

Raio de Luz

É uma linha orientada que mostra o sentido de propagação da luz num meio.

Feixe de Luz e Pincel de Luz

Pincel de luz

Feixe de luz

Um feixe de luz é constituído pelos infinitos pincéis de luz provenientes de uma fonte luminosa.

Classificação dos pincéis (feixes) de luz:

Pincel Cônico Convergente: quando os raios de luz convergem para um ponto.

Pincel Cônico Divergente: quando os raios de luz divergem de um ponto.

Pincel Cilíndrico: quando os raios de luz são paralelos.

Pincel Cônico Convergente: quando os raios de luz convergem para um ponto.

Pincel Cônico Divergente: quando os raios de luz divergem de um ponto.

Pincel Cilíndrico: quando os raios de luz são paralelos.

Fonte de luz é todo corpo capaz de enviar luz, assim, todos os objetos que podemos ver, como o Sol, a Lua, uma lâmpada ou uma folha de papel, são consideradas como fonte de luz. Classificação da fonte de luz

  Incandescente    Fluorescente  Primária  Quanto à origem  Luminescente Fosforescente     Fonte de Luz  Secundária    Quanto à extensão Puntiforme  Extensa 

Quanto a origem as fontes se classificam em dois tipos: Corpos Luminosos (ou Fonte de Luz Primária) São os que emitem luz própria. Por exemplo: o Sol, uma lâmpada elétrica incandescente ou fluorescente e um lampião (acesos).

Corpos Iluminados (ou Fonte de Luz Secundária) São os que refletem a luz proveniente de uma fonte de luz primária. Por exemplo: a Lua, uma parede de uma sala que difunde no ambiente a luz recebida de uma lâmpada.

Corpo Luminoso

Observador Corpo Iluminado

Quanto a extensão as fontes de luz se classificam em dois tipos: • Fonte de Luz Puntiforme Uma fonte de luz é chamada de puntiforme quando as suas dimensões são desprezíveis em relação à distância do objeto iluminado. Por exemplo: uma vela longe do objeto iluminado. • Fonte de Luz Extensa Uma fonte de luz é chamada de extensa quando suas dimensões são consideráveis em relação à distância do objeto iluminado.

Exemplo: uma vela próxima ao objeto iluminado.

Meios Transparentes ou hialinos.

Um meio é dito transparente quando a luz se propaga a grandes distâncias e segundo trajetórias previsíveis e bem determinadas. Note que um meio, por exemplo, a água, pode ser considerado transparente se a espessura da camada de água permitir a passagem da luz nas condições descritas acima.

Meios Translúcidos, leitosos ou foscos. Um meio é dito translúcido quando a luz se propaga, mas percorrendo caminhos imprevisíveis devido à heterogeneidade do meio.

Meios Opacos. Um meio é dito opaco quando a luz praticamente não se propaga nele. Exemplos: madeira e metais.

A propagação de um pincel de luz não é perturbada pela propagação de outros na mesma região; um independe da presença dos outros.

Quando ocorre cruzamento de raios de luz, cada um deles continua sua propagação independentemente da presença de outros.

Nos meios transparentes e homogêneos a luz se propaga em linha reta.

Sombra

Penumbra

Tipos de eclipse Solar

Eclipse lunar total

Eclipse lunar penumbral

Luz Solar

Lua Atmosfera

A lua muitas vezes não desaparece totalmente durante um eclipse lunar. Em vez disso, pode ser visto como uma cor vermelho escuro, muito por causa da refração da luz solar pela atmosfera da Terra.

Câmara escura de orifício

O D  i d i

O

D

d

Um raio de luz vai de um ponto A a um ponto C seguindo uma trajetória determinada, o caminho seguido pela luz será o mesmo se invertermos o sentido de propagação, ou seja, o trajeto seguido pela luz independe do sentido de propagação.

C

A

B

Reflexão → é o fenômeno que consiste no fato da luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir na superfície de separação deste com outro.

REFLEXÃO REGULAR

REFLEXÃO DIFUSA

A reflexão regular é obtida quando a luz incide sobre superfícies totalmente polidas, como no caso dos espelhos; e a reflexão difusa é obtida em superfícies ásperas, como no caso de uma parede pintada de branco.

Refração → é o fenômeno que consiste no fato da luz passar de um meio para outro diferente.

REFRAÇÃO REGULAR

REFRAÇÃO DIFUSA

Absorção → é o fenômeno que consiste na luz não refletir nem refratar no objeto.

Observação:

• A energia luminosa absorvida é transformada em energia térmica, por isso dizemos que roupas escuras “esquentam” mais.

Reflexão Seletiva → é o fenômeno que consiste na reflexão apenas da componente da luz branca característica da cor do objeto. Observação:

• Se vemos um corpo branco, é porque ele está refletindo todas as cores do espectro solar. • Se vemos um corpo preto, é porque ele está absorvendo todas as cores do espectro solar. • Um corpo que nos parece verde quando iluminado pela luz branca solar se apresentará escuro quando iluminado por luz monocromática de cor diferente da vermelha (azul, por exemplo).

Cores-luz primárias: vermelho, verde e azul;

Cores-luz secundárias: •

amarelo = vermelho + verde, •

ciano = verde + azul

•

magenta = vermelho + azul.

Em um ambiente totalmente escuro, coloque um objeto vermelho diante dessa tela.

A reflexão, refração e absorção ocorrem numa superfície transparente, ao mesmo tempo. Para cada tipo de superfície, pode existir o predomínio de um fenômeno sobre os outros.

O lado dos suspeitos é iluminado. Vários raios de luz incidem sobre o espelho semitransparente e alguns conseguem ultrapassá-lo, chegando aos olhos das testemunhas, do outro lado.

As testemunhas e os policiais ficam no escuro para reconhecer os suspeitos. Como há pouca luz, o espelho reflete toda a imagem e não deixa que ela alcance o lado oposto.

Refração Seletiva → é o fenômeno que consiste na passagem apenas da componente da luz branca característica da cor do filtro colocado entre a fonte e o observador. Observação: • Os filtros são largamente utilizados em fotografia, permitindo que penetrem no interior da câmara apenas as colorações desejadas.

• As sete cores do espectro solar são: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

(ENEM – 2014) É comum aos fotógrafos tirar fotos coloridas em ambientes iluminados por lâmpadas fluorescentes, que contêm uma forte composição de luz verde. A consequência desse fato na fotografia é que todos os objetos claros, principalmente os brancos, aparecerão esverdeados. Para equilibrar as cores, deve-se usar um filtro adequado para diminuir a intensidade da luz verde que chega aos sensores da câmera fotográfica. Na escolha desse filtro, utiliza-se o conhecimento da composição das cores-luz primárias: vermelho, verde e azul; e das cores-luz secundárias: amarelo = vermelho + verde, ciano = verde + azul e magenta = vermelho + azul. Disponível em: http://nautilus.fis.uc.pt. Acesso em: 20 maio 2014 (adaptado).

Na situação descrita, qual deve ser o filtro utilizado para que a fotografia apresente as cores naturais dos objetos? a) Ciano. b) Verde. c) Amarelo. d) Magenta. e) Vermelho.

Ponto Objeto → é o vértice de um pincel luminoso

POR

Ponto Objeto Real → é o vértice de um pincel luminoso incidente divergente, sendo formado pelo cruzamento efetivo dos raios de luz.

POV

POI

incidente.

Ponto Objeto Virtual → é o vértice de um pincel luminoso incidente convergente, sendo formado pelo cruzamento dos prolongamentos dos raios de luz.

Ponto Objeto Impróprio → é o vértice de um pincel luminoso incidente cilíndrico, estando situado no infinito.

Ponto Imagem → é o vértice de um pincel luminoso emergente.

PIR

Ponto Imagem Real → é o vértice de um pincel luminoso emergente convergente, sendo formado pelo cruzamento efetivo dos raios de luz. Ponto Imagem Virtual → é o vértice de um pincel luminoso emergente divergente, sendo formado pelo cruzamento dos prolongamentos dos raios de luz.

PIV

PII

Ponto Imagem Impróprio → é o vértice de um pincel luminoso emergente cilíndrico, estando situado no infinito.

Sistema Óptico Estigmático → é aquele que para cada ponto objeto, conjuga um e somente um ponto imagem. Sistema Óptico Aplanético → é aquele que para um objeto plano e frontal a imagem conjugada é também plana e frontal. Sistema Óptico Ortoscópico → é aquele que para cada objeto, a imagem conjugada é geometricamente semelhante.

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