Volume 8 óptica. Capítulo 49 Espelhos Planos

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1 Volume 8 óptica Vídeo 49.1 Vídeo 49.2 Vídeo 49.3 Vídeo 49.4 Vídeo 49.5 Vídeo 49.6 Vídeo 49.7 Vídeo 49.8 Vídeo 49.9 Capítulo 49 Espelhos Planos Um feixe de micro-ondas refletido por uma placa metálica plana é igual ao ângulo do feixe incidente: Reflexão de micro-ondas em uma placa plana. A reflexão de feixes luminosos depende da rugosidade da superfície refletora: Reflexão difusa/especular. (Inclui animação.) O ângulo de reflexão de um feixe luminoso emitido por uma fonte fixa varia com o ângulo de incidência. Os valores são, contudo, iguais: Ângulos de incidência e reflexão de feixes luminosos. Ilusão de óptica com um vidro plano que se comporta como um espelho: Localização da imagem de uma vela acesa, no interior de uma vasilha com água. Qual a diferença entre o objeto e sua imagem refletida em um espelho plano?: Inversão da paridade em um espelho. Costumamos ver apenas uma imagem em um espelho. Se juntarmos dois espelhos em ângulo poderemos obter imagens de imagens, produzindo arranjos interessantes: Espelhos articulados. O que há de peculiar com as imagens refletidas por três espelhos planos reunidos em ângulo reto para formar a aresta de uma caixa?: Canto de cubo. Quando dois espelhos planos são colocados um em frente ao outro, resultam em reflexões múltiplas. O que há de peculiar com as imagens? Espelhos planos, um em frente ao outro. Metamorfose de observadores com o auxílio de espelho semirrefletor iluminado por lâmpadas de cada um dos lados do espelho com luminosidades ajustáveis de forma conveniente: Caixa de espelhos. (Inclui diagrama.)

2 Vídeo 50.1 Vídeo 50.2 Vídeo 50.3 Vídeo 50.4 Vídeo 50.5 Capítulo 50 Espelhos Curvos Espelhos curvos refletem a luz produzindo imagens que dependem da curvatura e das distâncias focais: Espelhos côncavos e convexos. Raios luminosos paralelos incidentes em uma superfície circular são refletidos de forma diferente em função do afastamento em relação ao eixo óptico. Raios mais afastados do eixo óptico ficam desfocados. Esse efeito conhecido como aberração esférica inexiste quando substituímos o espelho esférico por um espelho parabólico. Confira! Aberração esférica. Concentração de energia radiante nas proximidades do ponto focal: Confira! Energia no ponto focal. Ondas de calor ou de radiação infravermelha podem ser focalizadas utilizando refletores côncavos concentrando energia. Confira! Focalização de calor. Espelho côncavo produz imagens de natureza diferente quando o objeto é colocado a diferentes distâncias do ponto focal sobre o eixo óptico. Confira!

3 Vídeo 51.1 Vídeo 51.2 Vídeo 51.3 Vídeo 51.4 Vídeo 51.5 Vídeo 51.6 Vídeo 51.7 Capítulo 51 Refração e Reflexão Interna Quando um feixe luminoso atinge a superfície de um material transparente, o feixe de luz é tanto refletido quanto refratado. Confira! Refração e reflexão em um bloco plástico. Quando uma fonte luminosa de um filamento é mergulhada em água no interior de um reservatório, a luz se refrata e a imagem do filamento fica visível para um observador situado junto à borda do reservatório. Isso não acontece com o reservatório vazio. Confira! Refração na água. A refração de ondas luminosas produz imagens curiosas quando observada através de meios transparentes, segundo a orientação angular de observador. Confira! Refração acrílico/vidro-chumbo. O espectro de luz branca refratada através de prismas depende do índice de refração dos prismas! Quanto maior o índice de refração, tanto maior o ângulo de dispersão das cores. Confira! Três prismas diferentes. Olhando objetos transparentes podemos observá-los tendo em vista diferença entre os índices de refração do objeto e do ar. Isso não ocorre quando os índices de refração são iguais! Conta-gotas que desaparece. Quando um feixe luminoso incide sobre a superfície de separação de dois meios sob determinada orientação angular, retorna diretamente ao meio de origem. Isso caracteriza a reflexão interna total. Essa orientação angular é conhecida como ângulo crítico. Confira! Ângulo crítico/reflexão interna total. Reflexão interna da luz na interface água-ar faz um objeto parecer prateado quando mergulhado em água! Confira! Fuligem prateada. Vídeo 51.8 A reflexão interna total em um cabo de fibras ópticas permite conduzir a luz de uma extremidade a outra. Confira! Luz encanada. Vídeo 51.9 Vídeo A reflexão interna total de um feixe de laser no interior de cabos de fibras ópticas totais permite as telecomunicações por fibras ópticas: Caminho óptico em fibras ópticas. Um jato de água pode ser usado para demonstrar as reflexões internas totais de um feixe de laser no jato de água: Cascata de laser.

4 Vídeo 52.1 Vídeo 52.2 Vídeo 52.3 Vídeo 52.4 Vídeo 52.5 Vídeo 52.6 Vídeo 52.7 Vídeo 52.8 Vídeo 52.9 Capítulo 52 Lentes Formação de imagem real com lentes convexas. Ampliação de objetos com lentes de diversos tipos e distâncias focais diferentes. Quanto menor a distância focal, maior a ampliação. Traçado de raios luminosos que atravessam lentes de diversos tipos e distâncias focais diferentes. É possível obter ampliações consideráveis com lentes de pequena espessura, equivalentes à associação de lentes plano-côncavas de diferentes raios de curvatura. Confira! Lentes de Fresnel. É possível alterar as características ópticas de arranjos de lentes convexas e côncavas, substituindo o fluido no espaço interior de cada arranjo: Lentes ocas. Minimizando os efeitos da aberração esférica em lentes. (Compare com a aberração esférica em espelhos no Vídeo 58.2.) (O que há de semelhante?) Lentes côncavas esféricas concentram as diferentes cores da luz branca em diferentes pontos focais, resultando em uma imagem borrada. Este é o efeito conhecido como aberração cromática. Confira! Aberração cromática. Raios luminosos paralelos que atravessam lentes podem ter seu eixo deslocado em relação ao eixo da imagem produzida, gerando, em consequência, uma imagem borrada. Confira! Astigmatismo. Feixes de luz que atingem uma lente paralelamente ao seu eixo, os raios luminosos se concentram em um único ponto focal. Quando a lente é inclinada de modo que seu eixo faça um ângulo com os feixes de luz, eles não se concentram mais em um único ponto. Confira! Distorção não axial ou coma.

5 Vídeo 53.1 Vídeo 53.2 Vídeo 53.3 Vídeo 53.4 Vídeo 53.5 Vídeo 53.6 Vídeo 53.7 Vídeo 53.8 Vídeo 53.9 Capítulo 53 Difração Um feixe de micro-ondas ao passar por uma fenda estreita sofre alteração de intensidade inversamente proporcional à largura da fenda: Difração de micro-ondas. Um feixe de laser ao passar por uma fenda estreita ajustável sofre alteração de intensidade inversamente proporcional à largura da fenda: Difração de um feixe de laser. Observação do padrão de difração de um feixe de laser por fendas estreitas únicas (slides de Cornell). Observação do padrão de difração de um feixe de laser por um fio fino. Embora a luz tenha propriedades parecidas com as ondas, o comprimento de onda da luz é tão pequeno que raramente notamos sua natureza ondulatória. Nesse experimento, uma fonte de luz pontual colocada atrás de uma pequena esfera permite mostrar essa natureza ondulatória devido à interferência de diferentes frentes de onda: Mancha brilhante de Poisson. Embora a luz tenha propriedades parecidas com as ondas, o comprimento de onda da luz é tão pequeno que raramente notamos sua natureza ondulatória. Nesse experimento, uma fonte de luz pontual colocada atrás de um par de agulhas permite mostrar essa natureza ondulatória devido à interferência de diferentes frentes de onda: Sombra de um par de agulhas. Um feixe de laser ao atravessar um orifício feito com alfinete em uma folha de alumínio produz sobre uma tela um padrão de círculos claros e escuros em torno de um ponto claro central: Difração produzida por um orifício. Padrão de difração de um feixe de laser difratado pela borda fina de uma lâmina de barbear. Pares de fendas, dispostos na vertical de uma tela escura com afastamento entre as fendas de larguras progressivamente reduzidas, precisam ser aproximadas para que um observador as identifique como fendas separadas: Poder de resolução.

6 Vídeo 54.1 Vídeo 54.2 Vídeo 54.3 Vídeo 54.4 Vídeo 54.5 Vídeo 54.6 Vídeo 54.7 Vídeo 54.8 Vídeo 54.9 Vídeo Vídeo Vídeo Capítulo 54 Interferência Feixe de micro-ondas produzem padrões de interferência complexos que dependem do afastamento das fendas e da largura das fendas. Confira! Interferência por fenda dupla com micro-ondas. Influência da largura de fendas no padrão de interferência de um feixe de laser que atravessa um par de fendas e atinge uma tela: Interferência por fenda dupla. Interferência de um feixe de laser por conjuntos de fendas múltiplas espaçadas regularmente. Os espectros de difração de luz branca através de sulcos de uma rede de difração apresentam espalhamento e intensidade que dependem do número de linhas/cm: Redes de interferência. Placas transparentes de vidro superpostas quando pressionadas e iluminadas sob luz forte apresentam padrões de interferência que se alteram de acordo com o ponto de aplicação da pressão: Placas de vidro sob luz monocromática de sódio. Placas circulares de vidro superpostas, uma delas ligeiramente convexa, iluminadas por um feixe luminoso, quando submetidas à pressão apresentam padrão de interferência que se desloca em função do ponto de aplicação da pressão: Anéis de Newton. Películas aplicadas sobre placas de vidro alteram a transmissão e a reflexão de luz de comprimento de ondas diferentes: Filtros de interferência. Anéis de interferência circular verdes e violeta produzidos pela reflexão em uma folha de mica pelos raios luminosos emitidos por uma lâmpada de vapor de mercúrio: Folha de mica de Pohl. Filmes em bolhas de sabão apresentam cores que dependem da espessura do filme. Confira! Interferência em bolhas de sabão. Feixes de micro-ondas incidentes e refletidos se combinam construtiva ou destrutivamente com auxílio de espelhos e produzem padrões de interferência com franjas regularmente espaçadas: Interferômetro de micro-ondas. Interferômetro de Michelson com luz branca sob ação de uma fonte de calor. Obtenção de padrões diferenciados a partir de combinações construtivas e destrutivas de raios luminosos. Obtenção de fotografias tridimensionais: Hologramas.

7 Vídeo 55.1 Vídeo 55.2 Vídeo 55.3 Vídeo 55.4 Vídeo 55.5 Capítulo 55 Espectros e Cor Decomposição e medição do espectro de uma luz produzida por uma lâmpada a arco de carbono. Onde você acha que está a maior concentração de energia?: O infravermelho no espectro. As cores de objetos se devem à cor que os iluminou. Observem que as pétalas de uma rosa vermelha são percebidas como tal porque espalham a porção vermelha da luz branca que as iluminou. Confira! Cores na luz espectral. Decomposição do espectro de cores de uma luz branca com auxílio de um disco por meio de refração, reflexão total interna e nova refração ao deixar o disco: Disco de arco-íris. A luz branca é composta por muitas cores separadas que se misturam. Isso pode ser evidenciado com o auxílio de um disco formado por setores de cores diferentes em proporções adequadas. Confira! Disco de cores de Newton. A projeção de feixes luminosos nas cores verde, vermelha e azul permite produzir diferentes cores pela superposição dos feixes: Mistura de cores por adição.