Óptica Geométrica. Reflexão e refração da luz. Autor: Prof. Marcelo Caldas Chaves

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1 Óptica Geométrica Reflexão e refração da luz Autor: Prof. Marcelo Caldas Chaves

2 Raio e Feixe de Luz: Um raio de luz indica a direção e o sentido de propagação da luz. Um conjunto de raios de luz é chamado de feixe de luz.

3 Fontes de Luz Corpos luminosos ou Fontes primárias de luz: Possuem luz própria. Corpos iluminados ou Fontes secundárias de luz: Não possuem luz própria.

4 Q U E S T Ã O 01

5 Meios Ópticos:

6 Princípios da Óptica Geométrica Princípio da propagação retilínea da luz: Em meios transparentes e homogêneos a luz se propaga em linha reta. Por semelhança de triângulos é possível concluir que: H/x = h/y

7 Propagação retilínea da luz- Formação de Eclipses

8 Propagação retilínea da luz- Ciclovia virtual

9 Circula na internet um projeto de "ciclovia virtual" que utiliza lasers para guiar o ciclista em trechos percorridos à noite. Desenvolvido pelos designers Alex Tee e Evan Gant, o sistema fornece uma pista virtual a laser no solo ao redor do ciclista --o que proporciona uma fronteira reconhecível para o condutor, a fim de que ele evite sair dela. "O sistema, denominado Light Lane, permite que o condutor tenha a segurança em suas próprias mãos, e não deixe a cidade encarregada disso", afirmam os designers. - A bicicleta é uma das alternativas viáveis para redução da dependência de combustíveis fósseis. Embora as pessoas estejam usando-a cada vez mais, a segurança continua a ser um problema: Em 2014, em uma recente pesquisa realizada por uma ONG que incentiva o uso de bikes, cerca de 52% dos entrevistados em Salvador, Curitiba, Brasília, Rio de Janeiro, São Paulo, Belo Horizonte e Porto Alegre já se feriram em acidentes. No Brasil não temos, infelizmente, estatísticas oficiais que envolvam apenas acidentes com bicicletas.

10 QUESTÃO 02 (IFSP/2013) Leia atentamente o texto a seguir: A condição para que ocorra um Eclipse é que haja um alinhamento total ou parcial entre Sol, Terra e Lua. A inclinação da órbita da Lua com relação ao equador da Terra provoca o fenômeno da Lua nascer em pontos diferentes no horizonte a cada dia. Se não houvesse essa inclinação, todos os meses teríamos um Eclipse da Lua (na Lua Cheia) e um Eclipse do Sol (na Lua Nova). Abaixo vemos a Lua representada, na figura, nas posições 1, 2, 3 e 4, correspondentes a instantes diferentes de um eclipse. As figuras a seguir mostram como um observador, da Terra, pode ver a Lua. Numa noite de Lua Cheia, ele vê como na figura I.

11 Assinale a alternativa em que haja correta correspondência entre a posição da Lua, a figura observada e o tipo de eclipse.

12 Questão 03-(PUC RJ/2013) A uma certa hora da manhã, a inclinação dos raios solares é tal que um muro de 4,0 m de altura projeta, no chão horizontal, uma sombra de comprimento 6,0 m. Uma senhora de 1,6 m de altura, caminhando na direção do muro, é totalmente coberta pela sombra quando se encontra a quantos metros do muro? a) 2,0 b) 2,4 c) 1,5 d) 3,6 e) 1,1

13 Questão 04 - (UFRJ) No mundo artístico as antigas câmaras escuras voltaram à moda. Uma câmara escura é uma caixa fechada de paredes opacas que possui um orifício em uma de suas faces. Na face oposta à do orifício à do orifício fica preso um filme fotográfico, onde se formam as imagens dos objetos localizados no exterior da caixa, como mostra a figura. Suponha que um objeto de 3 m de altura esteja a uma distância de 5 m do orifício, e que a distância entre as faces seja de 6 cm. Calcule a altura h da imagem.

14 Questão 05 Um homem tem 1,80m de altura. A relação entre os tamanhos das imagens formadas numa câmara escura através de um orifício, quando o indivíduo se encontra, respectivamente, às distâncias de 48m e 72m será de: a) 3,5 b) 3,0 c) 2,5 d) 2,0 e) 1,5

15 Princípios da Óptica Geométrica Princípio da independência dos raios de luz: Quando dois (ou mais) raios luminosos se cruzam, cada um se movimenta independente do outro.

16 Princípios da Óptica Geométrica Princípio da reversibilidade dos raios de luz: Quando a luz se desloca entre dois pontos, o caminho percorrido é o mesmo,independente do sentido.

17 Reflexão da Luz:

18 Reflexão regular x Reflexão difusa: Leis da Reflexão: 1. O raio incidente, a reta normal e o raio refletido são sempre coplanares. 2. O ângulo de incidência é sempre igual ao ângulo de reflexão.

19 Questão 06 Fisicamente a luz é uma forma de energia radiante que se propaga por meio de ondas eletromagnéticas. A luz é o agente físico responsável pela sensação visual. Quando a luz incide em uma superfície pode ocorrer vários fenômenos: REFLEXÃO REGULAR, REFLEXÃO DIFUSA, REFRAÇÃO OU ABSORÇÃO DOS RAIOS LUMINOSOS. Um feixe de raios de luz paralelos entre si, incide sobre quatro superfícies como mostram as figuras abaixo e grande parte destes raios sofrem os seguintes fenômenos ópticos: (Fig. 1) Na superfície S 1, os raios da luz incidente volta ao meio com raios que continuam paralelos. (Fig. 2) Na superfície S 2 os raios da luz incidentes não são mais refletidos paralelos entre si. (Fig. 3) Na superfície S 3 os raios da luz incidentes atravessam a superfície e ainda seguem paralelos. (Fig. 4) Na superfície S 4 os raios de luz incidentes são absorvidos.

20 Com base nos fenômenos ocorridos pode se concluir que as superfícies são: a) A superfície S 1 é rugosa, S 2 separa dois meios transparentes S 3 é metálica e muito bem polida, e S 4 é um corpo de superfície preta. b) A superfície S 1 é metálica e muito bem polida, S 2 é um corpo de superfície preta, S 3 separa dois meios transparentes, e S 4 é rugosa. c) A superfície S 1 é metálica e muito bem polida, S 2 é rugosa, S 3 separa dois meios transparentes, e S 4 é um corpo de superfície preta. d) A superfície S 1 separa dois meios transparentes, S 2 é rugosa, S 3 é metálica e muito bem polida, e S 4 é um corpo de superfície preta. e) A superfície S 1 é metálica e muito bem polida, S 2 separa dois meios transparentes, S 3 é rugosa, e S 4 é um corpo de superfície preta.

21 Espelhos Planos: E A N N N N A B B IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MESMO TAMANHO DO OBJETO, SIMÉTRICA EM RELAÇÃO AO ESPELHO.

22 Q U E S T Ã O 07

23 Q U E S T Ã O 08

24 Questão 09- (ITA SP). Um raio de luz de uma lanterna acesa em A ilumina o ponto B, ao ser refletido por um espelho horizontal sobre a semi-reta DE da figura, estando todos os pontos num mesmo plano vertical. Determine a distância entre a imagem virtual da lanterna A e o ponto B. Considere

25 OS LEITORES DE CD E DVD

26

27 Espelhos Esféricos:

28 Espelho Côncavo: Quando a parte interna é a refletora.

29 Espelho Convexo: Quando a parte externa é a refletora.

30 O c F V i IMAGEM REAL, INVERTIDA, MENOR, SITUADA ENTRE F E C. c O i F V IMAGEM REAL, INVERTIDA, MESMO TAMANHO, SITUADA SOBRE C.

31 i c O F V IMAGEM REAL, INVERTIDA, MAIOR, SITUADA APÓS C. c O F V NÃO FORMA IMAGEM. IMAGEM IMPRÓPRIA FORMADA NO INFINITO.

32 IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MAIOR. O c F V i IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MENOR, ENTRE V E F. O V i F c

33 Equações de Gauss Do Ho x C x F = + f Do Di Hi Di f Hi Ho = Di Do 33

34

35 Q U E S T Ã O 10

36 Refração da Luz:

37 VARIAÇÃO DA VELOCIDADE DA LUZ, AO MUDAR DE MEIO, EM GERAL ALTERANDO A SUA DIREÇÃO DE PROPAGAÇÃO.

38 VELOCIDADE DA LUZ (no vácuo): c = km/ s = m / s ÍNDICE DE REFRAÇÃO DO MEIO (n): Número que representa quantas vezes em um meio, a velocidade da luz é menor que no vácuo

39 n = c v Onde v é a velocidade da luz no meio considerado n vácuo = 1,00

40 Q U E S T Ã O 11

41 Leis da Refração: 1. O raio incidente, a reta normal e o raio refratado são sempre coplanares. 2. Lei de Snell-Descartes:

42

43 V= km/s V= km/s V= km/s

44 Dioptro Plano: i E r

45 Q U E S T Ã O 12

46 Ângulo limite e Reflexão total:

47

48 Q U E S T Ã O 13

49 Posição aparente:

50 Q U E S T Ã O 14

51 Dispersão da luz branca: No vácuo, todas as cores que formam a luz branca se propagam com a mesma velocidade. Em outros meios materiais, cada cor encontra uma dificuldade diferente para se propagar, ou seja, cada cor se propaga com uma velocidade diferente. Por isso, ao sofrer refação com desvio, há dispersão da luz branca.

52 Arco-íris:

53

54

55 Vimos que a luz pode ser absorvida ou refletida por uma superfície. Sabemos que superfícies brancas tendem a o feixe de luz que as atingem. Superfícies enegrecidas o feixe de luz que as atingem.

56 O LEITOR DO CÓDIGO DE BARRAS CONSEGUE PERCEBER QUE A LUZ EMITIDA POR ELE FOI REFLETIDA NAS BARRAS BRANCAS E ABSORVIDA NAS BARRAS PRETAS. PODE-SE, PORTANTO, ASSOCIAR, POR EXEMPLO, O ALGARISMO 0 DO CÓDIGO BINÁRIO À LUZ REFLETIDA E O ALGARISMO 1 À AUSÊNCIA DA LUZ REFLETIDA. O computador acoplado ao leitor do código de barras tem o produto registrado com dados que incluem marca,tamanho(quantidade) e preço! PRONTO!!! FICA REGISTRADO A SUA COMPRA. É SÓ PEGAR O CUPOM FISCAL E FAZER A PIOR PARTE (PARA VOCÊ) DA TRANSAÇÃO : O PAGAMENTO!

57 Lentes Esféricas

58 Comportamento das Lentes:

59 Elementos das lentes esféricas: O Centro óptico A Antiprincipal F Foco f Distância focal

60 Raios Notáveis:

61 Raios Notáveis:

62 O IMAGEM REAL, INVERTIDA, MENOR, SITUADA ENTRE F E 2F. 2F IMAGEM REAL, INVERTIDA, MESMO TAMANHO, SITUADA SOBRE 2F. O O F F 2F i 2F O F F 2F i

63 O IMAGEM REAL, INVERTIDA, MAIOR, SITUADA APÓS 2F. 2F O F F 2F i O 2F O F F 2F NÃO FORMA IMAGEM.

64 O IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MAIOR. 2F i O F F 2F O IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MENOR, ENTRE F E O. 2F i O F F 2F

65

66

67

68

69 Olho Humano:

70 Objetos próximos = menor distância focal = cristalino mais espesso (raio de curvatura menor) = mais convergente

71 Objetos afastados = maior distância focal = cristalino mais delgado (raio de curvatura maior) = menos convergente

72 Problemas de Visão:

73

74

75 Veja o mundo como um míope!

76 Veja o mundo como um astigmata!

77 Veja o mundo como um hipermetrope!

78 Veja o mundo quando você chegar aos 45!

79 Entendendo uma receita do oculista!

80

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