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* Óptica Geométrica Professor: Adelício * 1. Conceitos básicos: LUZ é Energia radiante que se propaga por meio de ondas eletromagnéticas. A luz se propaga com velocidade c constante em um meio homogêneo (no vácuo c = 300 000 000 m/s ou 3.108 m/s). * FONTES DE LUZ Fontes primárias: tem um mecanismo próprio para emissão de luz. Fontes secundárias: recebem luz de outra fonte e emite parte dela. * Conceitos básicos da Óptica geométrica Raio de luz: São linhas que representam graficamente a direção e o sentido de propagação da luz. Feixe de luz: conjunto de raios. Cônico convergente cônico divergente cilíndrico * MEIOS DE PROPAGAÇÃO DA LUZ Meio Transparente: Meio Translúcido: Meio Opaco: * FENÔMENOS ÓPTICOS REFLEXÃO REGULAR DIFUSA * REFRAÇÃO: Ocorre quando a luz muda o meio de propagação REGULAR DIFUSA * ABSORÇÃO A energia luminosa é convertida em outra forma de energia OBS: Reflexão, Refração e Absorção podem ocorrer simultaneamente * A COR DE UM CORPO A luz branca é um conjunto de cores. A cor do corpo é definida pela cor refletida pelo corpo * * * * * Princípios da Óptica Geométrica: Princípio da propagação retilínea da luz: Em um meio transparente e homogêneo a luz se propaga em linha reta Princípio da independência da luz: Quando dois(ou mais) raios luminosos se cruzam, cada um se movimenta independente do outro. Princípio da reversibilidade A trajetória da luz não se modifica quando invertemos o sentido de propagação. * * Câmara escura de orifício É uma caixa com paredes opacas, com um pequeno orifício onde pode passar a luz. Quando aproximamos os objetos dessa caixa podemos ver ao fundo a formação de uma imagem invertida do objeto. * Relações entre as distâncias e alturas A relação podemos chegar através do conceito de triângulos semelhantes e é dada como: * Sombra e Penumbra Sombra: região do espaço onde não há iluminação. Penumbra: região mal iluminada. * * a. Eclipse Solar: Terra Eclipse Total Eclipse Parcial Eclipses: * b. Eclipse Lunar: Eclipse Parcial Eclipse Total Eclipse Parcial * Estudo da Reflexão da Luz * Reflexão da Luz: Elementos da Reflexão: N: reta normal i: ângulo de incidência RR: raio de luz refletido pela superfície S r: ângulo de reflexão Reflexão é o fenômeno que consiste no fato de a Luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir na superfície de separação desse meio com outro. RI: raio de luz incidente na superfície S; * 1ª Lei da reflexão A reta normal, os raios incidentes e refletidos são coplanares (estão no mesmo plano). 2ª Lei da reflexão O ângulo de incidência (i) é igual ao ângulo de reflexão (r). * Observações: As leis da reflexão são válidas para quaisquer tipos de superfícies refletoras, planas ou curvas, pois a reflexão ocorre de maneira localizada em um único ponto. As leis da reflexão não dependem da cor da luz, isto é, todas as cores sofrem reflexão exatamente da mesma forma. * Os ângulos de incidência e de reflexão variam no intervalo que vai de 0º a 90º. as leis da reflexão também são obedecidas em superfícies irregulares (Reflexão difusa). * Espelhos planos: É o mais simples e o primeiro dos diversos sistemas ópticos que estudaremos. É o único sistema óptico que é sempre ESTIGMÁTICO (as imagens são perfeitas). São, em geral, representados graficamente da seguinte forma: * Formação de Imagens no Espelho Plano: a) Ponto material: r = i P’ i b) Corpo Extenso: * Características da imagem: Quanto a natureza: Quanto a posição: Podemos dizer que a imagem formada por um espelho plano é SIMÉTRICA ao objeto em relação ao plano do espelho. A Imagem conjugada por um Espelho Plano é sempre Virtual em relação ao Objeto Real. * Quanto a forma e tamanho: Mesma forma e tamanho do objeto. Quanto a orientação: Direita em relação ao objeto. ENANTIOMORFAS: O objeto e a imagem tem a mesma forma e tamanho mas não se encaixam por simples sobreposição. * Construção Fundamental: * Campo Visual Campo Visual: * Translação de um Espelho Plano: x + x + D = (x + d) + (x + d) 2x + D = 2x + 2d D = 2d d é o deslocamento do espelho D é o deslocamento da imagem Observação: Vi = 2.VE * Rotação de um Espelho Plano: RR (antes) RR (depois) = 2. * i'1 = i’2 Número de divisões da circunferência (n) Número (N) de imagens formadas Associação de espelhos planos: * Observações: Se (360º / ) é um número par, o objeto pode estar colocado em qualquer posição entre os espelhos. Se (360º / ) é um número ímpar, para se obter N imagens o objeto deve estar sobre o plano bissetor do ângulo . * Espelhos Esféricos: Introdução: Côncavo Convexo * Representação Gráfica dos espelhos Côncavos Representação Gráfica dos espelhos Convexos * Elementos de um espelho esférico: R = 2.f * Condições de nitidez de Gauss: 1ª Condição: 2ª Condição: * Raios Notáveis: a. Espelhos Côncavos: * b. Espelhos Convexos: * Determinação gráfica das imagens conjugadas pelos espelhos esféricos: NATUREZA: (real, virtual ou imprópria) POSIÇÃO: (lugar em relação ao espelho) TAMANHO: (maior, menor ou do mesmo tamanho do objeto) ORIENTAÇÃO: (direita ou invertida) * a. Espelhos Côncavos: a.1. Objeto antes de C: Natureza: Real Posição: Entre C e F Tamanho: Menor Orientação: Invertida * a.2. Objeto em C: Natureza: Real Posição: Em C Tamanho: Igual Orientação: Invertida * a.3. Objeto entre C e F: Natureza: Real Posição: Antes de C Tamanho: Maior Orientação: Invertida * a.4. Objeto em F: Natureza: Imprópria * a.5. Objeto entre F e V: Natureza: Virtual Posição: Depois de V Tamanho: Maior Orientação: Direita * b. Espelhos Convexos: Natureza: Virtual Posição: Entre V e F Tamanho: Menor Orientação: Direita * Espelhos Esféricos II: 1. Estudo Analítico: R = 2.f * a. Convenção de Sinais: a.1. Convenção para as ordenadas: objeto acima do E. P. o > 0 objeto abaixo do E. P. o < 0 imagem acima do E.P. i > 0 imagem abaixo do E.P. i < 0 * a.2. Convenção para as abscissas: objeto real: p > 0 objeto virtual: p < 0 imagem real: p’ > 0 imagem virtual: p’ < 0 Foco (f) e raio (R): espelho côncavo (REAL): f > 0 e R > 0 espelho convexo(VIRTUAL): f < 0 e R < 0 * b. Equação dos pontos conjugados (Equação de Gauss): * c. Equação do aumento linear transversal (A): A 0 imagem direita (o + e i + ou o - e i - ) A 0 imagem invertida (o + e i - ou o - e i +) A 1 imagem maior que objeto A 1 imagem menor que objeto A 1 imagem com mesmo tamanho do objeto Observações: * Refração da Luz * Refração da Luz Elementos da refração Raio Incidente (RI) Raio Refratado (RR) * Índice de Refração Absoluto (n) c: vel. da luz no vácuo (c = 3.108m/s) v: vel. da luz no meio Observações: I. Como v ≤ c n ≥ 1, com n=1 no vácuo (no ar n 1) II. v n (mais refringente é o meio) v n (menos refringente é o meio) III. Ex.: Ar quente d v n ( - refringente) Ar frio d v n ( + refringente) * Índice de refração relativo 4. Leis da Refração 1ªLei: RI, Normal e RR são coplanares 2ª Lei: “Lei de Snell-Descartes” n1.seni = n2.senr * Comportamento do RR 1º caso: n1 < n2 2º caso: n1 > n2 Observação: Incidência normal * Raio
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