Unidade IV. Aula 18.1 Conteúdo. Óptica, Ser humano e Saúde

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2 Unidade IV Óptica, Ser humano e Saúde Aula 18.1 Conteúdo Óptica geométrica: Raios de luz convergentes, divergentes e paralelos, Princípios da óptica geométrica; princípio de Fermat; o olho humano. 2

3 Habilidade Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental, com o estudo da óptica geométrica como referência. 3

4 A Óptica 4

5 REVISÃO A Óptica é parte da Física que estuda os fenômenos determinados pela luz. A óptica geométrica trata particularmente de reflexão e refração de raios luminosos, englobando-se ai todos os sistemas ópticos capazes de refletir a luz, como espelhos em geral, e outros, como dioptros, lâminas, prismas e lentes, em que a luz é refratada. 5

6 6

7 Eclipse do Sol e da Lua 7

8 Divisões da Óptica Óptica Física Estuda os fenômenos ópticos que exigem uma teoria sobre a natureza das ondas eletromagnéticas 8

9 Divisões da Óptica Óptica Geométrica Estuda os fenômenos ópticos em que apresentam interesse as trajetórias seguidas pela luz. Fundamenta-se na noção de raio de luz e nas leis que regulamentam seu comportamento. O estudo em nível de Ensino Médio restringe-se apenas a esta parte da óptica. 9

10 Luz - Comportamento e princípios A luz, ou luz visível como é fisicamente caracterizada, é uma forma de energia radiante. É o agente físico que, atuando nos órgãos visuais, produz a sensação da visão. 10

11 Luz - Comportamento e princípios A luz que percebemos tem como característica sua frequência que vai da faixa de Hz (vermelho) até Hz (violeta). Esta faixa é a de maior emissão do Sol, por isso os órgãos visuais de todos os seres vivos estão adaptados a ela, e não podem ver além desta, como por exemplo, a radiação ultravioleta e infravermelha. 11

12 Raios de luz convergentes, divergentes e paralelos Raios de luz São a representação geométrica da trajetória da luz, indicando sua direção e o sentido da sua propagação. Por exemplo, em uma fonte puntiforme são emitidos infinitos raios de luz, embora apenas alguns deles cheguem a um observador. 12

13 Representa-se um raio de luz por um segmento de reta orientado no sentido da propagação. 13

14 Feixe de luz É um conjunto de infinitos raios de luz; um feixe luminoso pode ser: Cônico convergente: os raios de luz convergem para um ponto; 14

15 Feixe de luz Cônico divergente: os raios de luz divergem a partir de um ponto; 15

16 Feixe de luz Cilíndrico paralelo: os raios de luz são paralelos entre si. 16

17 Princípios da óptica geométrica Princípio da propagação retilínea da luz "Nos meios transparentes e homogêneos a luz se propaga em linha reta." Exemplo: A formação de sombras e penumbras. 17

18 18

19 Princípio da independência dos raios luminosos "Se dois ou mais raios de luz, vindos de fontes diferentes, se cruzam, eles seguem suas trajetórias de forma independente, como se os outros não existissem." Exemplo: O uso simultâneo de vários refletores durante um show. 19

20 20

21 Princípio da reversibilidade dos raios de luz "Se um raio de luz se propaga em uma direção e em sentido arbitrários, outro poderá propagar-se na mesma direção e em sentido oposto." Exemplo: É o que observamos quando olhamos pelo espelho de um retrovisor e percebemos que alguém nos observa através dele. 21

22 22

23 Exemplo 1 (Cesgranrio) Um disco fino e opaco é iluminado por duas fontes pontuais, F e F', simetricamente dispostas em relação ao eixo de rotação do disco. Do outro lado do disco, e paralelamente a ele, coloca-se um anteparo plano e opaco na posição mostrada na figura. Em qual das opções a seguir é mais bem representada a figura que efetivamente se observa sobre o anteparo? 23

24 (Nas opções as partes densamente listradas correspondem ás regiões de sombra, as esparsamente listradas correspondem às regiões de penumbra e as sem listras, às iluminadas pelas duas fontes F e F'.) 24

25 25

26 Qual das alternativas abaixo corresponde a resposta correta? 26

27 Solução Resposta: alternativa a 27

28 O Princípio de Fermat O matemático francês Pierre Fermat ( ) escreveu uma carta (Epistolae 42) a Monsieur Cureau de la Chambre, na qual enunciou o seu famoso Princípio do Tempo Mínimo: A Natureza sempre escolhe os menores caminhos. 28

29 O Princípio de Fermat O matemático francês Pierre Fermat ( ) escreveu uma carta (Epistolae 42) a Monsieur Cureau de la Chambre, na qual enunciou o seu famoso Princípio do Tempo Mínimo: A Natureza sempre escolhe os menores caminhos. 29

30 O Princípio de Fermat De acordo com esse princípio, Fermat descreve a trajetória de propagação da luz pelo seguinte conceito: A trajetória seguida pela luz viajando de um ponto a outro é tal que o tempo de viagem é o mínimo. Isto é, a luz percorre a trajetória mais rápida. 30

31 31

32 O Olho Humano É um sistema óptico complexo, formado por vários meios transparentes além de um sistema fisiológico com inúmeros componentes. Todo o conjunto que compõe a visão humana é chamado globo ocular. 32

33 O Olho Humano 33

34 O Olho Humano 34

35 Funcionamento do Olho humano 35

36 Exemplo 2 Na espécie humana, a cor dos olhos se deve à pigmentação da (o): a) Retina; b) Córnea; c) Íris; d) Pupila; e) Cristalino. 36

37 Resolução Letra c 37

38 1. O professor pede aos grupos de estudo que apresentem à classe suas principais conclusões sobre os fundamentos para o desenvolvimento do estudo da óptica geométrica. I. Os feixes de luz podem apresentar-se em raios paralelos, convergentes ou divergentes. II. Os fenômenos de reflexão, refração e absorção ocorrem isoladamente e nunca simultaneamente. III. Enquanto num corpo pintado de preto fosco 38

39 IV. Os raios luminosos se propagam em linha reta nos meios homogêneos e transparentes. São corretas as conclusões dos grupos: a) apenas I e III b) apenas II e IV c) apenas I, III e IV d) II, III, IV e) I, II, III e IV 39

40 2. Observe a anatomia do olho e marque a alternativa correta. 40

41 a) Córnea; II. Íris; III. Cristalino; IV. Nervo óptico; V. Retina; b) Retina; II. Cristalino; III. Nervo óptico IV. Íris; V. Córnea; c) Córnea; II. Retina; III. Cristalino; IV. Nervo óptico; V. Íris; d) Cristalino; II. Íris; III. Nevo óptico; IV. Córnea; V. Retina; e) I. Córnea; II. Cristalino; III. Íris; IV. Nervo óptico; V. Retina. 41

42 1. I. Correta II. Errada. Os fenômenos de reflexão, refração e absorção ocorrem simultaneamente. III. Correta IV. Correta Resposta alternativa c 42

43 2. Letra a 43

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