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1 Setor 3210 ÓPTICA GEOMÉTRICA Prof. Calil A Óptica estuda a energia denominada luz. 1- Quando nos preocupamos em estudar os defeitos da visão e como curá-los, estamos estudando a Óptica Fisiológica. Estudar a natureza da energia luz é estudar a Óptica Física. 2- Vamos estudar como construir graficamente as imagens que são formadas nos sistemas ópticos (espelhos, prismas, lentes, etc). É o estudo da Óptica Geométrica. 3- Observações importantes: a) Não enxergamos a luz, pois ela é uma forma de energia. Enxergamos os objetos que recebem e difundem a luz. b) No nosso corpo, temos sensores que recebem a energia luminosa. São os olhos. A luz sempre vai do objeto para os olhos, e nunca ao contrário. c) Só enxergamos aquilo que envia luz diretamente para os olhos. 4- Para representar a luz que vai do objeto para nossa vista ou a luz que chega a um sistema, utilizamos retas orientadas, que nos possibilitam construir figuras mostrando como serão as imagens fornecidas por um espelho, lente, etc. Estas retas são: Raio de luz: Pincel cônico Divergente Convergente Pincel Cilíndrico 5- Sistema Óptico é o corpo no qual a luz que incide (chega), vai sofrer uma modificação, ou de direção ou de velocidade. São exemplos de Sistemas Ópticos os espelhos planos e esféricos, as lâminas de faces paralelas, as lentes,os prismas, etc. 6- O corpo que emite a luz é denominado de Fonte de luz e pode ser: a) Fonte Primária: o corpo produz a luz que emite. Para nós que estamos na Terra o Sol e as estrelas são fontes primárias. b) Fonte Secundária: o corpo não produz a luz, apenas retransmite a luz que recebe. Para nós na Terra, a Lua é uma fonte secundária. Existe outra classificação para as fontes, que é: a) Fonte puntiforme: O tamanho do corpo que emite a luz é muito pequeno se comparado às demais dimensões do fenômeno, como é o caso de uma estrela observada por nós aqui na Terra. b) Fonte extensa: seu tamanho tem influência na execução do desenho da imagem, ou no estudo das suas propriedades luminosas. Para nós, na Terra, o Sol é uma fonte extensa.

2 1- Fonte Primária 2- Fonte Secundária 3- Fonte Puntiforme 4- Fonte Extensa 1: O Sol, para nós na Terra é uma fonte de luz primária e extensa. 2: A Lua, para nós na Terra, é uma fonte de luz secundária e extensa. 3: As estrelas, para nós na Terra, são fontes de luz primária e puntiformes. 4: A lâmpada, que está apagada, para o menino é uma fonte de luz secundária e extensa A classificação da fonte de luz depende de quem a observa. Assim por exemplo, se a lâmpada da figura 4 estivesse muito afastada do menino, ela passaria a ser uma fonte puntiforme. Caso ela fosse acessa, passaria a ser uma fonte de luz primária. Portanto, a classificação de uma fonte de luz depende de um observador tomado como referência. 7- Os corpos que recebem a luz podem ser classificados em: Transparentes: quando não absorvem a luz que os atravessa. Translúcidos: absorvem parte da energia da luz que os atravessa. Opacos: absorvem toda a energia da luz que neles incide. Vidro Transparente Vidro Translúcido Vidro Opaco A classificação dada depende da espessura do corpo. Assim, o vidro fino é transparente. Mais grosso passa a ser translúcido e muito espesso fica opaco. O mesmo acontece com a água de uma piscina. Se a piscina tem pouca água, enxergamos o seu fundo. Se a quantidade de água é maior, enxergamos com dificuldade o fundo. Mas se a quantidade de água é muito grande, não conseguimos mais enxergar o fundo da piscina. Isso mostra que a água em pequena quantidade é transparente, em maior quantidade é trans lúcida e em grande quantidade torna-se opaca.

3 8- A Óptica Geométrica se alicerça em três princípios básicos: - Propagação Retilínea: A luz, em meios transparentes e homogêneos, sempre se propaga em linha reta. Utilizamos para a representação da luz, retas denominadas raios de luz (item 05). Se o meio não é homogêneo, como a atmosfera que envolve a Terra, a luz faz uma curva. Nós só estudamos meios transparentes e homogêneos. Este princípio garante a existência da sombra, quando a fonte é puntiforme, e da penumbra quando a fonte é extensa. Com base no princípio da propagação retilínea, criou-se a câmara escura de orifício, cujo esquema e funcionamento apresentamos abaixo: A caixa tem um orifício que está voltado para o objeto, por exemplo, uma árvore. A luz do Sol refletida pela árvore é enviada para a caixa, atravessando o orifício, e determinando no fundo dela, que normalmente é feito com papel vegetal translucido, uma imagem invertida. Seja AB = o tamanho da árvore, A B =i, o tamanho da sua imagem, p a distância da árvore até o orifício e p a profundidade da caixa = distância da imagem até o orifício. No esquema, existem dois triângulos que são semelhantes. Daí: i/o = p /p Conhecendo-se o, p, p, obtém-se o tamanho i da imagem. -Independência dos raios luminosos: Dois raios de luz se cruzam e cada um segue seu caminho como se nada tivesse acontecido. Por esse princípio é possível construir imagens cruzando os raios de luz que saem de um sistema óptico. -Reversibilidade: Se a luz segue um caminho quando vai de um ponto A para outro B, quando voltar de B para A, mantendo-se as mesmas condições, seguirá o mesmo caminho. Este princípio é aplicado nos espelhos retrovisores. Do rosto da moça saem raios de luz que incidem no espelho e vão para a vista do motorista. Do rosto do motorista saem raios de luz que incidem no espelho e vão para a vista da moça.

4 FENÔMENOS ESTUDADOS NA ÓPTICA GEOMÉTRICA 1- REFLEXÃO ORDENADA: Ocorre nas superfícies polidas denominadas espelhos. A luz que vem se propagando de forma ordenada, ao incidir no espelho volta para o mesmo meio, mantendo a sua ordenação inicial. Espelho 2- DIFUSÃO OU REFLEXÃO DESORDENADA: Ocorre em superfícies irregulares. A luz que incide na superfície e que mantém uma ordenação nesta incidência reflete-se em toda s as direções. Este fenômeno faz com que várias pessoas vejam simultaneamente um mesmo objeto, como no cinema, em que todos os espectadores assistem ao filme projetado na tela. A tela tem que ser rugosa, para que ocorra o fenômeno da difusão. 3- REFRAÇÃO: A luz que incide numa superfície, não retorna para o mesmo meio, mas passa a se propagar num outro meio diferente daquele no qual ela veio, mudando a sua velocidade e pode também mudar a direção da sua propagação. Ocorre nas lentes, prismas e lâminas. meio A fronteira meio B

5 4- DISPERSÃO: É quando a luz do Sol atravessa uma superfície, e se decompõe em sete cores, cada uma denominada radiação monocromática. São elas: Vermelho, Amarelo, Alaranjado, Verde, Azul, Anil e Violeta. A luz do Sol é denominada de luz policromática. A radiação mais rápida e por isso quase não sofre desvio, é a vermelha e a mais lenta é a violeta. Quando nos expomos ao Sol, sua luz se decompõe nestas radiações, quando penetra na pele. Sendo a vermelha mais rápida ela penetra mais profundamente, causando a queimadura. A violeta sendo lenta é absorvida logo na superfície da pele, matando as células e causando o câncer de pele. O arco-íris é o exemplo típico da dispersão. 5- ABSORÇÃO: quando a luz que incide numa superfície não volta para o mesmo meio (reflexão e difusão) e nem passa para outro meio (refração e dispersão) ela não desaparece, pois é energia. A luz se transforma em calor, sendo absorvida pela superfície, que normalmente é escura ou preta. Por exemplo, isso acontece em dias muito quentes, no qual a luz do Sol que incide no asfalto é absorvida e transformada em calor, e que após certo tempo, deixa o asfalto mole e derretido. calor AS CORES DOS CORPOS Quando queremos pintar uma parede com uma cor fora dos padrões normais, por exemplo, um verde muito claro, adicionamos à tinta branca, uma bisnaga de tinta verde, até chegar ao tom desejado. Portanto fazer uma cor é misturar cores. Porém quando enxergamos a cor da parede, está acontecendo uma subtração de cores. Se para nós a parede é verde, ela absorveu seis cores (radiações monocromáticas), a saber: vermelho, alaranjado, amarelo, azul, anil e violeta, só difundindo de volta a cor (radiação) verde. Enxergar a cor de um corpo resulta de um processo de absorção. O corpo cuja cor é a branca, não absorve nenhuma radiação, difundindo as sete cores misturadas. O corpo de cor preta absorve todas as radiações (cores), e, portanto não envia luz aos nossos olhos. Assim, não enxergamos um corpo preto, mas o que está a sua volta. Como está descrito no item 4, a luz do Sol é composta pela mistura de sete cores, cada uma denominada radiação monocromática. Se uma rosa tem cor vermelha é porque quando iluminada pela luz solar, absorve seis radiações (cores), que são o amarelo, alaranjado, verde, azul, anil e violeta, só difundindo o vermelho. Se essa rosa for iluminada por uma radiação monocromática azul, ela será vista por nós com a cor preta, pois absorvendo o azul, não devolverá essa radiação para a nossa vista.

6 Incidindo luz monocromática azul? vemos a flor e as folhas pretas

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