Óptica Geométrica
Reflexão e refração da luz
Autor: Prof. Marcelo Caldas Chaves
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.
Fontes de Luz
• Corpos luminosos ou
Fontes primárias de
luz: Possuem luz
própria.
• Corpos iluminados ou
Fontes secundárias de
luz: Não possuem luz
própria.
Q
U
E
S
T
Ã
O
01
Meios Ópticos:
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
Propagação retilínea da luz- Formação de Eclipses
Propagação retilínea da luz- Ciclovia virtual
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.
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.
Assinale a alternativa em que haja correta
correspondência entre a posição da Lua, a figura
observada e o tipo de eclipse.
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
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.
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
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.
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.
Reflexão da Luz:
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.
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 S1, os raios da luz incidente
volta ao meio com raios que continuam paralelos.
(Fig. 2) Na superfície S2 os raios da luz incidentes
não são mais refletidos paralelos entre si.
(Fig. 3) Na superfície S3 os raios da luz incidentes
atravessam a superfície e ainda seguem paralelos.
(Fig. 4) Na superfície S4 os raios de luz
incidentes são absorvidos.
Com base nos fenômenos ocorridos pode–se concluir que as
superfícies são:
a)
A superfície S1 é rugosa, S2 separa dois meios
transparentes S3 é metálica e muito bem polida, e S4 é um corpo de
superfície preta.
b)
A superfície S1 é metálica e muito bem polida, S2 é um
corpo de superfície preta, S3 separa dois meios transparentes, e S4
é rugosa.
c)
A superfície S1 é metálica e muito bem polida, S2 é rugosa,
S3 separa dois meios transparentes, e S4 é um corpo de superfície
preta.
d)
A superfície S1 separa dois meios transparentes, S2 é
rugosa, S3 é metálica e muito bem polida, e S4 é um corpo de
superfície preta.
e)
A superfície S1 é metálica e muito bem polida, S2 separa
dois meios transparentes, S3 é rugosa, e S4 é um corpo de
superfície preta.
Espelhos Planos:
E
N
A’
B’
N
N
N
A
B
IMAGEM
VIRTUAL,
DIRETA,
MESMO TAMANHO DO OBJETO,
SIMÉTRICA EM RELAÇÃO AO
ESPELHO.
Q
U
E
S
T
Ã
O
07
Q
U
E
S
T
Ã
O
08
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
OS LEITORES DE CD E DVD
Espelhos Esféricos:
Espelho Côncavo:
• Quando a parte interna é a refletora.
Espelho Convexo:
• Quando a parte externa é a refletora.
O
c
F
V
i
O
c
F
i
V
IMAGEM
REAL,
INVERTIDA,
MENOR,
SITUADA
ENTRE F E C.
IMAGEM
REAL,
INVERTIDA,
MESMO
TAMANHO,
SITUADA
SOBRE C.
O
c
V
F
IMAGEM
REAL,
INVERTIDA,
MAIOR,
SITUADA
APÓS C.
i
O
c
F
V
NÃO FORMA
IMAGEM.
IMAGEM
IMPRÓPRIA
FORMADA NO INFINITO.
IMAGEM VIRTUAL,
DIRETA, MAIOR.
O
c
F
V
i
IMAGEM VIRTUAL,
DIRETA, MENOR,
ENTRE V E F.
O
V
i
F
c
Equações de Gauss
Do
1
1
1
=
+
f Do Di
Ho
x
C
x
F
f
Hi
Di
Hi Di
=
Ho Do
33
Q
U
E
S
T
Ã
O
10
Refração da Luz:
VARIAÇÃO DA VELOCIDADE DA LUZ, AO
MUDAR DE MEIO, EM GERAL ALTERANDO A
SUA DIREÇÃO DE PROPAGAÇÃO.
VELOCIDADE DA LUZ (no vácuo):
c = 300.000km / s = 3.10 m / s
8
ÍNDICE DE REFRAÇÃO DO MEIO (n):
Número que representa quantas vezes em um
meio, a velocidade da luz é menor que no vácuo
c
n=
v
Onde v é a velocidade da luz no meio
considerado
nvácuo = 1,00
Q
U
E
S
T
Ã
O
11
Leis da Refração:
1. O raio incidente, a reta normal e o raio
refratado são sempre coplanares.
2. Lei de Snell-Descartes:
V=225.000km/s V=200.000km/s V=125.000km/s
Dioptro Plano:
i
E
r
Q
U
E
S
T
Ã
O
12
Ângulo limite e Reflexão total:
Q
U
E
S
T
Ã
O
13
Posição aparente:
Q
U
E
S
T
Ã
O
14
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.
Arco-íris:
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.
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 !
Lentes Esféricas
Comportamento das Lentes:
Elementos das lentes esféricas:
O – Centro óptico
A – Antiprincipal
F – Foco
f – Distância focal
Raios Notáveis:
Raios Notáveis:
IMAGEM
REAL,
INVERTIDA,
MENOR, SITUADA
ENTRE F E 2F.
O
2F
F
O
F
IMAGEM
REAL,
INVERTIDA, MESMO
TAMANHO,
SITUADA SOBRE 2F.
O
2F
F
2F
i
O
F
2F
i
IMAGEM REAL, INVERTIDA,
MAIOR, SITUADA APÓS 2F.
O
2F
O
F
F
2F
i
O
2F
F
O
F
2F
NÃO FORMA
IMAGEM.
IMAGEM VIRTUAL,
DIRETA, MAIOR.
O
2F
i
F
O
F
2F
O
IMAGEM VIRTUAL,
DIRETA, MENOR,
ENTRE F E O.
2F
F
i
O
F
2F
Olho Humano:
• Objetos próximos = menor distância focal =
cristalino mais espesso (raio de curvatura
menor) = mais convergente
• Objetos afastados = maior distância focal =
cristalino mais delgado (raio de curvatura
maior) = menos convergente
Problemas de Visão:
Veja o mundo como um míope !
Veja o mundo como um astigmata!
Veja o mundo como um hipermetrope !
Veja o mundo quando você chegar aos 45!
Entendendo uma receita do oculista!