optica relatorio

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Faculdade Estácio de Sergipe
Relatório de Física experimental II
Professor: Dr. Marcos Antônio Passos Chagas
 Lentes convergentes, divergentes e espelhos.
 
Mateus Nascimento de Oliveira
Thomas Batista de Oliveira
José Talison da Silva
Janiary da Costa Machado
Wilson Linhares dos Santos Júnior
Gabriele Santos da Silva.
Turma: 1001
27 de outubro de 2017
Aracaju, SE
Índice
Introdução--------------------------------------------------------3
Objetivo------------------------------------------------------------9
Materiais utilizados-------------------------------------------10
Procedimentos experimentais----------------------------11
Resultados e discussão-------------------------------------13 
Conclusão---------------------------------------------------------14
Bibliografia utilizada-------------------------------------------15
 
Introdução
A óptica é a parte da Física responsável pelo estudo da luz e dos fenômenos associados a ela. Como a luz apresenta comportamento dual, podendo ser considerada como onda ou partícula, os estudos da Óptica dividem-se em duas partes.
Óptica física – quando se considera a natureza ondulatória da luz.
Óptica geométrica – quando a luz é considerada uma partícula e seus estudos são feitos a partir do conceito de raios de luz, conferindo um modelo geométrico para a luz.
Os raios de luz são segmentos de reta que representam a direção e o sentido de propagação da luz. Eles podem ser emitidos por dois tipos de fonte:	
Fontes primárias: que emitem luz própria, como o sol, a chama de uma vela ou uma lâmpada.
Fontes secundárias: que refletem a luz que recebem de uma fonte primária, como a lua que reflete a luz que recebe do sol, ou um livro, que só pode ser visto se refletir a luz que recebe de uma lâmpada.
As fontes luminosas também podem ser classificadas em relação à sua dimensão:
Fontes extensas: quando possuem dimensões consideráveis se comparadas às dimensões do objeto a ser iluminado. Por exemplo: uma lâmpada acesa perto de um livro.
Fontes pontuais: se as dimensões da fonte de luz forem consideradas desprezíveis em relação ao objeto a ser iluminado.
Princípios da Óptica Geométrica
Existem três princípios adotados pela Óptica Geométrica para explicar os fenômenos luminosos.
O primeiro é denominado Princípio da Propagação Retilínea da Luz e afirma que:
“Em meios homogêneos e transparentes, a luz propaga-se em linha reta.” 
Esse princípio explica vários fenômenos, como a semelhança geométrica entre a sombra e o objeto que a produz, além da formação de penumbra e dos eclipses.
O segundo princípio da Óptica Geométrica é o da independência dos raios luminosos, que tem o seguinte enunciado:
“Quando dois ou mais feixes de luz se cruzam, um não altera a propagação do outro.”
o terceiro princípio da óptica geométrica, que é o da reversibilidade dos raios luminosos:
“A trajetória seguida pela luz independe do seu sentido de propagação.”
A Óptica Geométrica é responsável pelo estudo de vários conceitos físicos, entre eles a formação de sombra, penumbra e eclipse; a reflexão e a refração da luz, bem como a formação da imagem em espelhos, nas lentes e nos instrumentos ópticos.
A reflexão da luz é um fenômeno óptico que ocorre quando a luz incide sobre uma superfície e retorna ao seu meio de origem. Os espelhos são os principais instrumentos utilizados com base nesse fenômeno.
A reflexão da luz pode ser classificada em dois tipos:
Reflexão difusa: Também conhecido como difusão da luz, esse tipo de reflexão ocorre quando a luz incide sobre uma superfície irregular e esta a reflete. Os raios de luz refletidos propagam-se em várias direções diferentes. Os objetos difundem a luz que recebem, por isso, quando essa luz penetra em nossos olhos, conseguimos enxergá-los. Como na difusão a luz propaga-se em todas as direções, muitas pessoas podem ver o mesmo objeto ao mesmo tempo. É por causa desse fenômeno que conseguimos enxergar vários objetos simultaneamente e de ângulos diferentes como mostra na figura 1.
Figura 1- Diagrama mostrando como ocorre a reflexão difusa.
Reflexão Regular: nesse tipo de reflexão, os raios refletidos ficam paralelos uns aos outros. É esse tipo de reflexão que forma a imagem de superfícies altamente polidas, como os espelhos, metais ou a superfície de um lago. A imagem que se forma nesse tipo de superfície é altamente nítida, porém, ela não pode ser observada de diferentes posições. Pense em um espelho, dependendo da posição que você estiver não conseguirá ver sua imagem como mostra na figura 2.
Figura 2-Diagrama mostrando como ocorre a reflexão regular.
Leis da Reflexão da luz
Considerando um raio de luz incidindo sobre uma superfície, temos as seguintes definições:
î – ângulo de incidência formado pelo raio incidente e a normal
r – ângulo de reflexão formado pelo raio refletido e a normal
A partir dessas definições, temos as seguintes Leis para a reflexão:
O ângulo de incidência é sempre igual ao ângulo de reflexão (î = r)
O raio incidente, a normal à superfície e o raio refletido estão todos no mesmo plano como observado na figura 3.
Figura 3-Diagrama mostrando os ângulos de incidência e de reflexão.
Lentes divergentes: Os raios luminosos partem de um único ponto e espalham-se para vários pontos como na figura 4.
Figura 4 - Diagrama mostrando o comportamento dos raios luminosos em lente divergente.
Lentes convergentes: Os raios luminosos partem de varias direções para um só ponto como mostra na figura 5.
Figura 5 – Diagrama mostrando o comportamento dos raios luminosos em lente convergente.
Espelhos Planos
Os raios que saem da fonte são refletidos no espelho plano e chegam aos nossos olhos formando a imagem. Mas, por outro lado, nossos olhos interpretam como se a imagem estivesse vindo de dentro do espelho, daí o nome de imagem virtual como mostra a figura 6.
Figura 6- Diagrama mostrando Imagem virtual.
Note também que a distância entre o objeto e o espelho é igual à distância entre imagem e espelho. Por isso, dizemos que a imagem é simétrica. Logo, não precisamos traçar vários raios para descobrir onde está a imagem: basta traçar uma reta saindo do objeto, perpendicular ao plano do espelho. A imagem está em um ponto dessa reta, atrás do espelho e na mesma distância.
Características das Imagens em Espelhos Planos
Imagem normal: possui o mesmo tamanho do objeto. No entanto, temos a impressão de que, à medida que nos afastamos de um espelho plano, nossa imagem diminui. O que acontece, na verdade, é que, à medida que nos afastamos, o ângulo visual subentendido pela imagem diminui e nosso cérebro interpreta isso como uma imagem menor.
Imagem direita: está alinhado com o objeto, ou seja, de cabeça para cima.
Enantiomorfor: o lado direito do objeto corresponde ao lado esquerdo da imagem e vice-versa. É justamente por causa desse fato que, para que o motorista consiga ler corretamente através do retrovisor, a palavra “AMBULÂNCIA” é escrita de forma invertida no capô.
Objetivo
O experimento tem como objetivo observar as características de um espelho plano e diferenciar espelhos côncavos de convexos.
Materiais utilizados
Fonte de luz laser de duplo feixe
Lentes de acrílico 
Base com marcação de ângulo 
 Espelho.
Procedimento experimental 
1º Parte
Com os instrumentos experimentais já prontos e organizados foi posto o primeiro espelho em posição e ligado o laser (com um único raio), com isso pode-se observa que no primeiro caso a reflexão do raio foi simétrica a direção do mesmo. Conforme foi se alterando a angulação do espelho a direção do raio também se alterou com proporção idêntica angulação proposta pelo experimento e a nota os dados na tabela 1.
	 Ângulo de incidência (°)
	 Ângulo de reflexão (°)
	 10
	 10
	 20
	 20
	 3030
	 40
	 40
	 50
	 50
Tabela1: Relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão.
 Fonte: Produção do Autor.
2º Parte
Ao prosseguir do experimento, foi substituído o espelho convencional pelo espelho biconvexo. Após isso foi novamente ligado o laser, porém com dois raios. Assim pode-se observar que os raios que percorriam uma reta e são paralelos sofreram difração, pois assim que atingiram o espelho biconvexo passaram a possuir uma tendência de afastamento.
Assim pode-se observar que o ângulo de incidência é diferente do ângulo de reflexão.
3º Parte
Na parte final do experimento ocorre novamente a troca de espelho, desta vez por um espelho bicôncavo. Após isso foi novamente ligado o laser e mais uma vez com dois raios. Novamente os raios sofreram difração, já que no momento em que atingem o espelho bicôncavo passam a exibir uma tendência de aproximação.
Podendo-se concluir que na parte final do experimento assim como na parte anterior o ângulo de incidência é diferente do ângulo de reflexão.
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO		
Houve convergência ou divergência dos raios de luz?
Houve convergência, pois os feixes de luzes partiram de várias direções para um ponto só.
É possível visualizar o foco no ponto em que os raios se encontram?
Sim dependendo da posição do espelho é possível observa os pontos se encontrando.
Dessa vez houver convergência ou divergência dos raios de luz?
 Houve divergência, pois os feixes de luzes partem de um só ponto para várias direções.
Os raios de luz se encontram em algum ponto?
Não, por ser divergente os feixes de luzes tende a se afastar.
Cite aplicações na engenharia de espelhos e lentes.
O espelho é usado como isolante acústico, é extremamente favorável para contenção de gastos com energia elétrica em ambientes já que gera Economia de energia artificial e a um aumento de iluminação natural. 
Relate a teoria que aborda o funcionamento do laser.
Um dispositivo laser possui em geral três partes principais; a substância que gera a luz, uma fonte de energia e espelhos especiais. O laser não cria luz, apenas a torna mais intensa. A luz do feixe de laser não se espalha pelo ambiente, mas segue uma linha reta. Por causa desta precisão, é usado na indústria para soldar ou para cortar materiais tão resistentes quanto chapas de aço; na medicina, para cortar ou costurar tecidos no corpo; na engenharia, para medir distâncias e objetos com exatidão. Nos cds de música ou usados em computador cd rom, no lugar da agulha, um fino feixe de raios laser atravessa o plástico (de que é feito o disco) e “varre”o disco.
 Conclusão
Foi notado, que com o experimento realizado que em relação ao espelho plano que o raio de luz a incidir no espelho forma ângulo de incidência igual ao ângulo de reflexão que estão no mesmo plano, ou seja, são coplanares fazendo valer as leis da reflexão, foi observado que as lente que são finas nas pontas que são as convexas elas são convergente, pois quando os feixes de luz duplos incidem nela os raios luminosos vão para apenas um ponto da base com marcação de ângulo. Já para a lente que é quadrada na extremidade que são as côncavas os raios de luz não ficam em um só local da base com marcação de ângulo elas se espalham para varias direções.
Bibliografia 
H. D. Young e R. A. Freedman, Física II, Pearson, São Paulo (2006)
F. J. Keller, W. E. Gettys e M. J. Skove, Física Volume 2, Makron Books, São Paulo (1997)
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fundamentos de Física 2, Volume 2, LTC, Rio de Janeiro (2005)
CAVALCANTE, Kleber G. "Conceitos básicos de Óptica Geométrica"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/conceitos-basicos-otica-geometrica.htm>. Acesso em 30 de outubro de 2017.
Jaime Frejlich. ÓPTICA: TRANSFORMAÇÃO DE FOURIER E PROCESSAMENTO DE IMAGENS, Universidade Federal de Campinas – SP, [2010].
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "O que é Óptica Geométrica?"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-optica-geometrica.htm>. Acesso em 30 de outubro de 2017.
Abreu,Augusto<http://www.portalsaofrancisco.com.br/fisica/optica-geometrica>. Acesso em 30 de outubro de 2017.
SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Os espelhos esféricos no cotidiano"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/os-espelhos-esfericos-no-cotidiano.htm>. Acesso em 31 de outubro de 2017.
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Lentes"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/lentes-1.htm>. Acesso em 31 de outubro de 2017.