Fundamentos_optica e espelhos planos

Prévia do material em texto

Fundamentos de Óptica Geométrica
Óptica Geométrica
Física V
1
Prof. Rodrigo Santiago
Óptica Geométrica : Estuda o comportamento de um raio de luz desde o momento que é emitido por uma fonte de luz, até a chegada a um sistema óptico para formação de imagens.
Óptica Física : Estuda a Luz como ¨partícula¨ que interage com a matéria. As “partículas de luz” são chamadas de fótons.
Óptica Fisiológica : Estuda a anatomia e fisiologia do globo ocular bem como seus defeitos.
Óptica
2
Fonte de luz
Estrelas
Lua
Lâmpada acesa
Lâmpada apagada
Fonte Primária
Fonte Secundária
Classificação de fontes de luz
a) Fonte Primária (luminoso): produz a luz que emite.
b) Fonte Secundária (iluminado):
remite a luz recebida.
Quanto a emissão
Quanto ao tamanho
a) Puntiforme: pequena em relação ao observador. Ex. Estrela para nós.
b) Extensa: grande em relação ao observador. Ex. Sol para nós.
Fontes de Luz
Prof. Rodrigo Santiago
3
Meios de Propagação
Classificação de meio de propagação
Quanto a visualização da fonte de luz
Transparente
Permite a visualização nítida
fonte de luz. 
Translúcido
Não permite a visualização
nítida da fonte de luz.
Opaco
Não permite a visualização
da fonte de luz.
Quanto a homogeneidade
Homogêneo
Possui todas as características física e químicas inalteradas
em toda extensão do meio.
Heterogêneo
Não mantém as características física e químicas inalteradas
em toda extensão do meio.
Telescópio Espacial Hubble
Prof. Rodrigo Santiago
4
Raios e Feixes de Luz
Você consegue enxergar a luz ?
Enxergamos apenas as fontes de luz (primárias ou secundárias).
NÃO
Os raios de luz são segmentos de reta orientados que representam a trajetória seguida pela luz.
Os pinceis de luz são conjuntos de raios de luz.
Tipos de Pincéis de luz
Prof. Rodrigo Santiago
5
O que é a Luz
A luz é um tipo de onda eletromagnética que fica em uma faixa de frequência que a torna visível ao olho humano normal
Espectro Eletromagnético
Toda onda eletromagnética no vácuo tem uma velocidade de 300.000 km/s.
Essa velocidade é limite para qualquer corpo dentro de nosso universo observável.
Prof. Rodrigo Santiago
6
Medidas Astronômicas I
O ano-luz é uma unidade de medida de distância.
Um ano-luz corresponde a distância percorrida pela luz em um ano.
Ano - Luz
100 anos luz de diâmetro 
Prof. Rodrigo Santiago
7
Medidas Astronômicas II
Unidade Astronômica
A Unidade Astronômica corresponde a distância entre a Terra e o Sol e que corresponde a, aproximadamente, 150.000.000 km.
1 Ano Luz = 63.241 UA 
Parsec
Terra
1 UA
Sol
O parsec pode ser entendido como a distância à qual se deveria situar um observador para ver uma unidade astronômica (UA) sob o ângulo de um segundo de arco. 
1 UA
1 parsec
1”
1 parsec = 3,26 anos-luz
Prof. Rodrigo Santiago
8
Princípios da Óptica Geométrica
1- Princípio da Propagação Retilínea da Luz
Em meios homogêneos e transparentes a luz propaga-se em linha reta.
2- Princípio da Independência dos Raios de Luz
Os raios de luz são independentes mesmo quando se cruzam
3- Princípio da Reversibilidade dos Raios de Luz
Todo raio de luz percorre a mesma trajetória em sentidos contrários.
Prof. Rodrigo Santiago
9
Aplicações dos Princípios da Propagação Retilínea
Câmara Escura
Determinação de Sombra em Prédio
Sombra e Penumbra
Eclipses Solar e Lunar
Prof. Rodrigo Santiago
10
Câmara Escura
H
h
B
b
A câmara escura pode ser considerada a origem da máquina fotográfica atual.
Temos também em nosso site, um projeto de construção de câmara escura produzido pelo Departamento de Óptica do Instituto de Física da Unicamp. Dê uma olhadinha.... Click aqui....
Prof. Rodrigo Santiago
11
Determinação Altura de Sombras
 B
H
h
A pirâmide de Quéops e o grego Tales de Mileto
Embora Tales fosse Grego, supõe-se que viveu algum tempo no Egito onde provavelmente aprendeu geometria e na Babilônia onde entrou em contato com tabelas e instrumentos astronômicos. Faz parte do seu mito o fato de ter previsto o eclipse solar de 585 a.C., embora muitos historiadores da ciência duvidem que os meios existentes na época permitissem tal proeza. Atribui-se a Tales o cálculo da altura das pirâmides, bem como o cálculo da distância até navios no mar, por triangulação 
Prof. Rodrigo Santiago
b
12
Sombra e Penumbra
Fonte de Luz Puntiforme
Fonte de Luz Extensa
B
b
h
H
Sombra
P
P
Prof. Rodrigo Santiago
13
Eclipses
O eclipse é um fenômeno que acontece quando um astro é “escondido” de nós por outro astro. Na Terra podem ocorrer eclipses de nosso Sol e Lua, mas também podemos perceber eclipses de luas em outros planetas do sistema solar.
Para visualizarmos os eclipses do Sol e da Lua de nossa Terra, devem acontecer um perfeito alinhamento entre esse três astros. Mas isso não é simples assim. 
Os eclipses são fenômenos periódicos de forma que um número praticamente idêntico de eclipses Solares totais e parciais acontecem em um período de 18 anos e 11 dias (ou a cada 6.583,32 dias), num ciclo chamado "Ciclo de Saros". 
Prof. Rodrigo Santiago
14
Eclipse Solar
Acontece quando o alinhamento especial dos astros é:
Sol	-	Lua	-	Terra
Sombra
Eclipse Total do Sol
Penumbra
Eclipse Parcial do Sol
A lua para ocorrência do eclipse solar é Nova. 
Prof. Rodrigo Santiago
15
Eclipse Solar
Prof. Rodrigo Santiago
16
Eclipse Lunar
Acontece quando o alinhamento especial dos astros é:
SoL	-	Terra	-	Lua
Sombra
Eclipse Total da Lua
Penumbra
Eclipse Parcial da Lua
A lua para ocorrência do eclipse solar é Cheia. Para relembrar as fases da lua,
Penumbra
Eclipse Parcial da Lua
Prof. Rodrigo Santiago
17
Eclipse Lunar
Prof. Rodrigo Santiago
18
Fenômenos da Óptica Geométrica
Reflexão da Luz
Refração da Luz
Absorção
Prof. Rodrigo Santiago
19
Descrição dos Fenômenos I
1. Reflexão da Luz
Fenômeno que ocorre quando um raio de luz incide sobre uma superfície e passa a se propagar no mesmo meio.
Tipos de reflexão
Reflexão difusa
Reflexão regular
2. Refração da Luz
Fenômeno que ocorre quando um raio de luz incide sobre uma superfície e muda de meio de propagação.
RI
RR
N
Dispersão da Luz
A luz branca pode se dispersar subdividindo-se em 7 cores que são:
Vermelho
Alaranjado
Amarelo
Verde 
Azul
Anil
Violeta
Desvio do RR
Velocidade de RR
Prof. Rodrigo Santiago
20
Descrição dos Fenômenos II
3. Absorção da Luz
É um fenômeno que ocorre quando um raio de luz que incide em uma superfície tem sua energia incorporada na superfície. Como consequência poderá haver aumento em sua temperatura.
Bandeira do Brasil iluminada por luz branca
Bandeira do Brasil iluminada com luz amarela
Prof. Rodrigo Santiago
21
Reflexão da Luz
Fenômeno que ocorre quando um raio de luz incide sobre uma superfície e volta a se propagar no mesmo meio.
1ª Lei
O Raio Incidente (RI), o Raio Refletido (RR) e a Normal São coplanares.
2ª Lei
O Ângulo de Incidência é igual ao Ângulo de Reflexão.
RI
RR
N
Ângulo de incidência
Ângulo de Reflexão
Ângulo de Desvio
Prof. Rodrigo Santiago
22
Classificação de Ponto em Relação a Sistemas Ópticos
Ponto Objeto: Vértice de um pincel de Luz que chega a um sistema óptico (SO).
Prof. Rodrigo Santiago
23
Ponto Imagem: Vértice de um pincel de Luz que sai a um sistema óptico (SO).
Classificação de Ponto em Relação a Sistemas Ópticos
Prof. Rodrigo Santiago
Espelhos Planos
Sistema óptico formado por uma camada de vidro e uma película de material capaz de refletir a luz regularmente ( alumínio).
Fonte Puntiforme
 Objeto e imagens equidistantes ao espelho
 Objeto e imagem possuem naturezas opostas
 Sistema óptico Estigmático
POR
PIV
N
N
Prof. Rodrigo Santiago
25
Espelhos Planos
Fonte Extensa
 Imagem do mesmo tamanho que o objeto.
 Imagem é enantiomorfa (reversa).
Prof. Rodrigo Santiago
FORMAÇÃO DE IMAGENSCARACTERÍSTICAS DA IMAGEM 
VIRTUAL
DIREITA (direta)
SIMÉTRICA
ENANTIOMORFA (REVERSA)
FORMAÇÃO DE IMAGENS
VIRTUAL
DIREITA
SIMÉTRICA
REVERSA
FORMAÇÃO DE IMAGENS
Aplicações em Espelhos Planos
4. Associação de Espelhos
 >> ângulo entre os espelhos
N >> número de imagens
Prof. Rodrigo Santiago

Ângulo entre os espelhos
31
Aplicações em Espelhos Planos
1. Trajetória de um raio refletido
A
B
A”
2. Campo visual
Rebater o Observador e traçar dois raios de luz que tangenciam o espelho dos dois lados
Definir o Campo Visual entre as duas tangentes
Prof. Rodrigo Santiago
Aplicações em Espelhos Planos
3. Translação de Espelhos
Sendo D = 2.(x + d) - 2.x >>> D = 2.d
D = 2.d
d = deslocamento do espelho
D = deslocamento da imagem
Prof. Rodrigo Santiago
58
310/310/
cxkmsoucxms
==
s
x
ano
t
7
10
3
1
=
=
D
s
km
x
V
/
10
3
5
=
t
d
V
m
D
=
km
d
12
7
5
10
9
10
3
10
3
×
=
×
´
×
=
t
V
d
m
D
×
=
Hh
Bb
=
1
360
-
°
=
a
N