FÍSICA
TERCEIRO ANO
Giovani
Óptica Geométrica
RAIO LUMINOSO
Linha reta orientada que representa a
direção e o sentido de propagação de
uma onda luminosa ou de um fóton.
Princípios da ÓPTICA GEOMÉTRICA
Principio da propagação retilínea da luz
“Num meio homogêneo e
transparente, a luz se
propaga em linha reta.”
Principio da independência dos raios de luz
Um raio de luz ao cruzar-se com outro
não interfere na sua propagação.”
Principio da reversibilidade dos raios de luz
“A trajetória seguida pela luz independe do
sentido de propagação”.
CLASSIFICAÇÃO DOS MEIOS
Permite a visualização nítida
dos objetos através dele.
Não permite a visualização
de objetos através dele
Não permite a visualização
nítida de objetos através
dele.
Opaco
FONTES LUMINOSAS
Fontes primárias
São os corpos luminosos, que emitem luz própria, e podem ser:
-incandescentes: emitem luz por estarem a alta
temperatura. Ex: sol, lâmpada incandescente etc.
luminescentes: podem ser:
*fluorescentes: emitem luz quando
excitadas. Ex: lâmpadas
fluorescentes.
*fosforescentes: absorvem luz e reemitem.
Ex: vaga-lume mostrador de relógio,
interruptor etc.
Fontes secundárias
São os corpos que refletem a luz incidente.
Ex: lua, parede, objetos em geral.
Fontes de luz - resumo
Incandescente
Primárias
Fluorescente
Luminescente
Fosforescente
Secundária
REFLEXÃO DA LUZ
- Regular(Especular): quando a superfície do
objeto é lisa e neste caso os raios que incidem
paralelos refletem-se paralelos
- Irregular(Difusa): quando existe “rugosidade”
na superfície do objeto. Neste caso raios que
incidem paralelos refletem com direções
variáveis.
- A reflexão difusa da luz permite que um objeto
seja visto
Vermelho, Alaranjado, Amarelo, Verde, Azul, Anil e Violeta.
O branco é composto por sete
cores (A mistura igual das cores
forma o branco.
Luz policromática: Várias
cores ( Várias freqüências)
Luz monocromática: uma
cor (uma freqüência)
As cores dos corpos
A cor de um corpo iluminado é determinada pela seletividade
com que ele absorve e reflete difusamente a luz incidente.
LUZ
BRANCA
Reflete em
maior
quantidade:
vermelho
A COR de um corpo é aquela que ele reflete,
em maior quantidade.
Os corpos brancos são aqueles que difundem,
em igual medida, todas as cores do espectro.
Já os pretos, os que absorvem todas as
radiações luminosas, logo o preto não é
cor, mas sim a ausência dela.
Não esqueça!! PRETO : AUSÊNCIA DE COR
LEIS DA REFLEXÃO
Primeira lei:
O raio incidente (a),
a reta normal (N) e o
raio refletido (b) são
coplanares.
Segunda lei:
i=r
i = ângulo de incidência;
r = ângulo de reflexão
O raio incidente (a) e o
raio refletido (b), formam
ângulos iguais com a reta
normal.
Espelhos esféricos
côncavo
Elementos
C = centro
F = foco
V = vértice
ep = eixo principal
convexo
Propriedades dos raios
incidentes
RI paralelo ao eixo principal
 “Todo raio de luz que incide paralelo ao
eixo principal, reflete-se numa direção que
passa pelo foco F.”
RI que passa pelo foco
 “Todo raio de luz que incide numa
direção que passa pelo foco, reflete
paralelo ao eixo principal do espelho.”
RI que passa pelo centro de
curvatura
 “Todo raio de luz que incide numa
direção que passa no centro de curvatura
reflete-se sobre si mesmo.”
RI que passa pelo vértice
 “Todo raio de luz que incide na direção
que passa pelo vértice reflete-se
simetricamente ao eixo principal.”
Construção geométrica de
imagens
Espelho côncavo:
Objeto além do centro de curvatura
C
F
Imagem:
REAL, INVERTIDA E MENOR
V
Espelho côncavo
Objeto no centro de curvatura
C
F
V
Imagem:
REAL, INVERTIDA E IGUAL
Espelho côncavo
Objeto entre o centro de curvatura e o
foco
C
F
Imagem:
REAL, INVERTIDA E MAIOR
V
Espelho côncavo
Objeto no foco
C
F
V
Imagem:
IMPRÓPRIA (encontra-se no infinito)
Espelho côncavo
Objeto entre o foco e o vértice
C
F
Imagem:
VIRTUAL, DIREITA E MAIOR
V
Espelho convexo
Qualquer posição do objeto
C
F
V
Imagem:
VIRTUAL, DIREITA E MENOR
Importante:
Toda imagem REAL é INVERTIDA
Toda imagem VIRTUAL é DIREITA
Somente são PROJETADAS imagens REAIS
Logo:
Imagem
projetada
Imagem
invertida
Espelho
côncavo
(UFSM-95) Com relação à natureza – real ou virtual –
da imagem de um objeto produzida por um espelho,
pode(m)-se afirmar:
I- No espelho côncavo, a imagem poderá ser real,
dependendo da posição do objeto.
II- No espelho convexo, a imagem será virtual,
independentemente da posição do objeto.
III- No espelho plano, a imagem poderá ser real,
dependendo da posição do objeto.
Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):
a) I apenas
Solução:
b) II apenas
I
c) III apenas
II  
xd) I e II apenas
III  
e) I, II e III
REFRAÇÃO
É o fenômeno
característico de
uma onda que
altera a
velocidade pela
mudança de meio
Índice de refração
Absoluto:
c
n=
v
Relativo:
nA
nA,B =
nB
- O meio com maior n é dito mais refringente
- O índice de refração depende do meio e
da freqüência da radiação.
Lembre-se:
n≥1
nar = 1
nvácuo = 1
Leis da refração
1ª lei:
O raio incidente, o raio refratado R e a normal N à
superfície de separação S pertencem ao mesmo meio
2ª lei (Lei de Snell – Descartes) :
n1.sen i = n2.sen r
Para a incidência oblíqua,
quando
a luz passa de um meio menos
refringente para outro mais
refringente, o raio de luz se
aproxima da normal.
Reflexão Total
Condições para reflexão total da luz:
n1>n2
Refração
Meio 2 (n2)
i>L
Limite de refração
Reflexão total
Meio 1 (n1)
L = ângulo de incidência na situação limite
Casos de Refração
Arco-íris
Duas refrações e uma reflexão
Fibra óptica
Dois meios com n diferentes
Sofre reflexão total
Casos de Refração
Miragem
Camada de ar com n menor próximo do solo
Sofre reflexão total
Casos de Refração
Posição aparente de astros
Luz refrata nas camadas da atmosfera
Luz sofre desvio
Posição do objeto é diferente da imagem
PRISMA ÓPTICO
Dispersão
A decomposição da luz branca (em prisma ou no
arco-íris)
Desvio D calculado por
D = i + i´- A
A = r + r´
(UFSM-94) Quando se mergulha um lápis num copo
com água transparente, tem-se a sensação de que o
lápis está quebrado na superfície da água. Quando
se observa o céu sem nuvens, à noite, vê-se cada
estrela em uma posição acima da qual seria vista na
ausência de atmosfera.
Os fenômenos óticos responsáveis pelas
observações descritas acima são, respectivamente:
a) reflexão e refração
xb) refração e refração
c) reflexão e reflexão
d) refração e interferência
e) difração e refração
(UFSM) Na pesca com lança, os índios sabem
que, jogando a lança na direção do rabo de
um peixe em repouso, podem acertar a
cabeça. Por trás desse conhecimento
empírico, está o conceito físico de:
xa) refração
b) reflexão
c) difração
d) interferência
e) polarização
(PEIES) No pôr-do-sol, observa-se a posição
aparente do Sol. Esse fenômeno é devido à:
a)difração
b)interferência
xc)refração
d)reflexão
e)polarização
Lentes Delgadas
Lentes de bordas finas
biconvexa
plano-convexa
côncavo-convexa
menisco convergente
Lentes de bordas grossas
bicôncava
plano-côncava
convexo-côncava
menisco divergente
Elementos de uma lente
O = centro da lente ou centro óptico
F = foco (ponto médio entre C e A)
A = antiprincipal (centro de curvatura da esfera
que originou a lente)
ep = eixo principal
Ao
Fo
O
lente
Fi
Ai
ep
Comportamento das lentes
Lente convergente
Lente divergente
LENTES DELGADAS ESFÉRICAS
Lentes de bordas finas
Se nLENTE > nMEIO
LENTE CONVERGENTE
Se nLENTE < nMEIO
LENTE DIVERGENTE
Lentes de bordas grossas
Se nLENTE > nMEIO
LENTE DIVERGENTE
Se nLENTE < nMEIO
LENTE CONVERGENTE
Propriedades dos RI
Todo raio de luz que incide numa direção
que passa pelo centro óptico, não sofre
desvio ao atravessar a lente.
RI
Ao
Fo
O
Fi
Ai
Propriedades dos RI
Todo raio de luz que incide numa direção
que passa pelo foco objeto, emerge da
lente paralelo ao eixo principal.
Ao
RI
Fo
O
Fi
Ai
Propriedades dos RI
Todo raio de luz que incide paralelo ao
eixo principal emerge da lente numa
direção que passa pelo foco imagem.
RI
Ao
Fo
O
Fi
Ai
Propriedades dos RI
Todo raio de luz que incide na direção que
passa pelo antiprincipal objeto emerge da
lente passando numa direção que passa
pelo antiprincipal imagem.
RI
Ao
Fo
O
Fi
Ai
Lente Convergente
Objeto além do antiprincipal
A
F
Imagem:
REAL, INVERTIDA E MENOR
O
F
A
Lente Convergente
Objeto no antiprincipal
A
F
O
Imagem:
REAL, INVERTIDA E IGUAL
F
A
Lente Convergente
Objeto entre A e F
A
F
Imagem:
REAL, INVERTIDA E MAIOR
O
F
A
Lente convergente
Objeto no F
A
Imagem:
IMPRÓPRIA
F
O
F
A
Imagem no
infinito
Lente convergente
Objeto entre F e O
A
F
Imagem:
VIRTUAL, DIREITA E MAIOR
O
F
A
Lente Divergente
Objeto em qualquer posição
A
F
O
Imagem:
VIRTUAL, DIREITA E MENOR
F
A
ESTUDO ANALÍTICO
Espelhos esféricos - Lentes delgadas
Equações de Gauss
o é o tamanho do objeto
i é o tamanho da imagem
f é a distancia focal
p é a distância do objeto ao espelho (vértice)
p’ é a distância da imagem ao espelho (vértice)
A é o aumento linear transversal
Convenção de Gauss
f+ espelho côncavo ou lente convergente
f - espelho convexo ou lente divergente
p+ objeto real
p - objeto virtual*
p’+ imagem real
p’ - imagem virtual
o + objeto direito
o - objeto invertido*
i + imagem direita
i - imagem invertida
A+ imagem direita
A - imagem invertida
ІAІ < 1 tamanho da imagem menor que do objeto
ІAІ = 1 tamanho da imagem igual ao do objeto
ІAІ > 1 tamanho da imagem maior que do objeto
(UFSM-95) Um objeto está sobre o eixo ótico e a
uma distância p de uma lente convergente de
distância focal f. Sendo p maior que f e menor que
2f, pode-se afirmar que a imagem será:
a) virtual e maior que o objeto
b) virtual e menor que o objeto
xc) real e maior que o objeto
d) real e menor que o objeto
e) real e igual ao objeto
A
F
O
F
A
(UFSM-Adaptada) As afirmativas a seguir se
referem a uma lente convergente.
I- Todo raio que incide paralelamente ao eixo
principal emerge da lente e passa pelo foco imagem.
II- Todo raio que incide pelo anti-principal emerge da
lente sobre foco imagem.
III- Todo raio que incide ao passar pelo foco objeto
emerge da lante paralelo ao eixo principal.
Está(ão) correta(s):
a) apenas I
b) apenas I e II
Solução:
c) apenas II e III
I
xd) apenas I e III
II  
e) I, II e III
III  
Vergência ou Convergência
Indica o grau de um óculos (lente)
1
V 
f
f+
V+
f-
V-
V = vergência ou convergência ( di = dioptria)
f = distancia focal (m)
Biofísica da Visão
Olho normal
Cristalino: converge os raios de luz para retina
Músculos ciliares: responsáveis pela acomodação visual
(ver perto ou longe)
Retina: formação de imagem
Íris: responsável pela adaptação visual (luz do ambiente)
retina
músculos
ciliares
cristalino
objeto
globo ocular
olho normal
Biofísica da visão
Objeto próximo
retina
músculos
ciliares
cristalino
objeto
globo ocular
olho normal
Objeto remoto (longe)
retina
músculos
ciliares
cristalino
objeto
globo ocular
olho normal
Biofísica da Visão
Miopia
Globo ocular mais alongado que o normal
Imagem se forma entre a retina e o cristalino
Correção: lente divergente
1
V 
Dn
cristalino
objeto
retina
globo ocular
olho normal
Biofísica da Visão
Hipermetropia
Globo ocular mais achatado que o normal
Imagem se forma atrás da retina
Correção: lente convergente
retina
1
1
V 

0,25 Dn
cristalino
objeto
globo ocular
olho normal
Biofísica da Visão
Presbiopia (vista Cansada)
Músculos ciliares enfraquecidos
Diminui a acomodação visual
A vergência do cristalino fica diminuída
Correção: lente convergente (multifocal)
retina
músculos
ciliares
cristalino
objeto
globo ocular
olho normal
(UFSM-91) Uma lente com –10 dioptrias de
convergência é uma lente:
a) convergente com distância focal 10m
b) divergente com distância focal 10m
c) convergente com distância focal 0,1m
xd) divergente com distância focal 0,1m
e) esférica com distância focal 10 m
Solução:
A convergência ou vergência V é calculada por:
V= 1/f
Assim -10 = 1/f
f = -1/10m = - 0,1m
Sinal negativo: lente divergente
(FURG) A imagem que um olho míope forma de
um objeto afastado está _______, e a correção
da miopia é feita por lentes ________ .
As expressões que preenchem corretamente as
lacunas são:
a) entre a retina e o cristalino – convergentes
b) na retina – divergentes
c) atrás da retina – convergentes
xd) entre a retina e o cristalino – divergentes
e) atrás da retina – divergentes
(PEIES 01) Considere as seguintes afirmações sobre o
olho humano:
I- O cristalino funciona como uma lente convergente,
com distância focal variável.
II- Na miopia, a distância entre o cristalino e a retina é
menor do que a distância entre o cristalino e o ponto
onde se deveriam formar as imagens.
III- Na presbiopia, o cristalino se apresenta menos
flexível, diminuindo a capacidade de acomodação
visual.
Está(ão) correta(s):
Solução:
a) apenas I
I
b) apenas II
II  
xc) apenas I e III
III  
d) apenas II e III
e) I, II e III
ENEM-2008) A passagem de uma
quantidade adequada de corrente
elétrica pelo filamento de uma lâmpada
deixa-o incandescente, produzindo luz. O
gráfico abaixo mostra como a
intensidade da luz emitida pela lâmpada
está distribuída no espectro
eletromagnético, estendendo-se desde a
região do ultravioleta (UV) até a região
do infravermelho.
A eficiência luminosa de uma lâmpada pode ser definida como a razão
entre a quantidade de energia emitida na forma de luz visível e a
quantidade total de energia gasta para o seu funcionamento. Admitindose que essas duas quantidades possam ser estimadas,
respectivamente, pela área abaixo da parte da curva correspondente à
faixa de luz visível e pela área abaixo de toda a curva, a eficiência
luminosa dessa lâmpada seria de aproximadamente
a) 10%. b) 15%.
e) 75%.
Xc) 25%. d) 50%.
(ENEM-2007) A pele humana é sensível à radiação solar, e essa sensibilidade
depende das características da pele. Os filtros solares são produtos que
podem ser aplicados sobre a pele para protegê-la da radiação solar. A eficácia
dos filtros solares é definida pelo fator de proteção solar (FPS), que indica
quantas vezes o tempo de exposição ao sol, sem o risco de vermelhidão, pode
ser aumentado com o uso do protetor solar. A tabela seguinte reúne
informações encontradas em rótulos de filtros solares.
Sensibilidade
tipo de pele
e outras
características
Extremamente branca, olhos e
sensível
cabelos claros
muito sensível branca, olhos e
cabelos
próximos do
claro
Sensível
morena ou
amarela
Pouco sensível
Negra
proteção
recomendada
FPS
recomendado
Proteção à
queima-duras
muito alta
FPS ≥ 20
muito alta
alta
12 ≤ FPS < 20
alta
Moderada
6 ≤ FPS < 12
Moderada
Baixa
2 ≤ FPS < 6
baixa
As informações acima permitem afirmar que
a) as pessoas de pele muito sensível, ao usarem filtro
solar, estarão isentas do risco de queimaduras.
xb) o uso de filtro solar é recomendado para todos os tipos
de pele exposta à radiação solar.
c) as pessoas de pele sensível devem expor-se 6 minutos
ao sol antes de aplicarem o filtro solar.
d) pessoas de pele amarela, usando ou não filtro solar,
devem expor-se ao sol por menos tempo que pessoas de pele
morena.
e) o período recomendado para que pessoas de pele
negra se exponham ao sol é de 2 a 6 horas diárias.
(ENEM-2007) Explosões
solares emitem radiações
eletromagnéticas muito
intensas e ejetam, para o
espaço, partículas
carregadas de alta energia,
o que provoca efeitos
danosos na Terra. O gráfico
abaixo mostra o tempo
transcorrido desde a
primeira detecção de uma
explosão solar até a
chegada dos diferentes
tipos de perturbação e seus
respectivos efeitos na Terra.
Considerando-se o gráfico, é correto afirmar que a perturbação por ondas
de rádio geradas em uma explosão solar
a) dura mais que uma tempestade magnética.
b) chega à Terra dez dias antes do plasma solar.
c) chega à Terra depois da perturbação por raios X.
d) tem duração maior que a da perturbação por raios X.
e) tem duração semelhante à da chegada à Terra de partículas de alta
energia.
x