Física 3 aulas 19 e 20 Introdução à Óptica

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Giulia de Paiva Aldeia
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1 Física 3 aulas 19 e 20 Introdução à Óptica

2 1 De acordo com o Eletromagnetismo, particularmente das equações de James Clerk Maxwell ( ), ao final do século XIX já era sabido que a luz é uma onda eletromagnética que viaja no vácuo com velocidade c dada por c 0 0 onde e o = 8, F/m é a permissividade elétrica do vácuo e m o = 4p.10-7 T.m/A = 1, T.m/A é permeabilidade magnética do vácuo, constantes físicas que certamente você já conhece bem da Eletricidade e do Magnetismo e aqui estão expressas em unidades do S.I.. Calcule o valor da velocidade c da luz (ou de qualquer onda eletromagnética) no vácuo. Dê a resposta em m/s. (Adote: 8,85 x 11 = 3,3² e ) 1 m e Resolução c ,26.8, m0 e0 1, , , , c c 3.10 m s

3 2 (Unicamp a fase adaptada) A descoberta das luas de Júpiter por Galileu Galilei em 1610 representa um marco importante na mudança da concepção do sistema solar. Observações posteriores dessas luas permitiram as primeiras medidas da velocidade da luz, um dos alicerces da Física Moderna. O esquema abaixo representa as órbitas da Terra, Júpiter e Ganimedes (uma das luas de Júpiter), aproximadamente circulares. No Séc. XVII era possível prever os instantes exatos em que, para um observador na Terra, Ganimedes ficaria oculta por Júpiter. Esse fenômeno atrasa 1000 s quando a Terra está na situação de máximo afastamento de Júpiter. Esse atraso é devido ao tempo extra despendido para que a luz refletida por Ganimedes cubra a distância equivalente ao diâmetro da órbita da Terra em torno do Sol. Calcule a velocidade da luz, em km/s, sabendo que a distância da Terra ao Sol é de 1, km. Resolução O tempo de atraso, 1000 s, corresponde ao tempo gasto pela luz para percorrer o diâmetro da órbita da Terra. Assim: c 8 S 21,5.10 km Vm 3 t 10 s c 5 3,0.10 km s

4 Exercício 1 De 1 para 9, aumenta f mas diminui, tal que o produto.f permaneça constante. Mas o que é.f? v f c f Resposta: C

5 Exercício 5 Resposta: E

6 Exercício 2 Cálculo de d L : c S dl Vm t t d ct L ,3 8 3,9 10 m Cálculo de d S : d cos L d S d S dl cos 8 3,9 10 2, ,5 10 m

7 Exercício 3 Sombra da Lua projetada na Terra durante eclipse solar total. Foto feita do espaço. Eclipse parcial, sobra pouco sol à esquerda III Eclipse parcial, sobra bastante Sol à direita V Eclipse parcial, sobra bastante Sol à esquerda II Resposta: A

8 Exercício 4 h 20cm 4m 2m 2m h 20cm 6m 2m h 620cm 2 h 60 cm

9 Exercício 6 LUZ SOMBRA SOMBRA Resposta: A

10 3 Para determinar a largura L de um rio, um homem aponta uma câmara escura de orifício de 30 cm de comprimento, para uma árvore localizada na margem oposta tomando o cuidado para que a câmara e a árvore fiquem numa linha perpendicular ao rio. Inicialmente a câmara é posicionada bem próxima à margem do rio e o homem observa, na face oposta à que contém o orifício, sobre uma folha de papel vegetal, a formação de uma imagem invertida da árvore com 5 cm de altura. A seguir, afastando a câmara em 20 m em relação à posição inicial, sobre a mesma direção perpendicular ao rio, o homem faz novas medidas e constata nova imagem da árvore sobre o papel vegetal, invertida, ainda menor, com apenas 3 cm de comprimento. Calcule o valor da largura L do rio no local onde a medida foi efetuada.

11 3

12 3 H L 6 H L 20m 10 L L 20 m L 6L 120m L30m 4L 120m Pergunta extra: Dá para calcular a altura da árvore? Como?

13 4 Numa sala com pé direito de 6 m, uma lâmpada AB fluorescente linear de 2 m de comprimento está fixa no teto. Uma fina vareta horizontal CD, com 1,5 m de comprimento, é pendurada entre a lâmpada e o piso da sala, a uma altura de 2 m do piso que a distância da lâmpada ao piso seja 6 m e que a distância. Considere que a lâmpada AB e a vareta CD são paralelas e pertencem a um mesmo plano vertical, como mostra a figura. Como a lâmpada não é uma fonte de luz puntiforme, no piso vão se formar duas penumbras e uma umbra (ou sombra). Determine: a) o comprimento das penumbras que se formam no piso. b) o comprimento da sombra da vareta formada no piso.

14 2 m A B 4 4 m C 1,5 m D 2 m E F G H

15 2 m A B 4 4 m C 1,5 m D 2 m E F G H a) ABC e EFC: EF 2 22 EF EF m

16 2 m A B 4 4 m C 1,5 m D 2 m E 1,0 m F G 1,0 m H b) AFH e ACD: FG 1 1,5 4FG 4 9 4FG FG FG 1,25m 5 4

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