Aula 13

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CCE1006 - BASES FÍSICAS PARA ENGENHARIA 
Aula 13: Ótica Geométrica 
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Fenômenos ópticos de interesse 
Produção da Luz Manipulação da Luz Interação da Luz com a matéria 
Produção da Luz  *Depende de transformações de energia:  química  elétrica * 
  nuclear  luminosa 
energia elétrica 
 
térmica 
 
luz visível 
energia elétrica 
 
eletrônica 
 
Luminosa (UV) 
 
luz visível 
energia elétrica 
 
par elétron-buraco 
 
luz visível 
Menor 
Potência 
Elétrica 
Maior 
Potência 
Elétrica 
Lâmpadas 
Incandescente Fluorescente 
LED 
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Ótica: Geométrica x Física 
• Luz propaga-se em linha reta; 
 
• Estuda comportamento de raios 
de luz  elementos ópticos. 
Ótica Geométrica Ótica Física 
• Natureza ondulatória da luz; 
 
• Interferência, difração. x 
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Ótica: Geométrica 
• variação da posição do Sol – medida de tempo 
• penumbra: efeito parcial de luz + sombra 
So
m
b
ra
 
sombra 
R
ef
le
xã
o
 
i r 
N 
ângulos i = r 
objeto imagem 
olho 
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Magnetismo 
Ótica: Geométrica 
Espelho plano 
f = foco ou 
 ponto focal 
 
f = centro 
curvatura / 2 
Espelho convexo 
f 
Espelho côncavo 
f 
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Espelhos 
Espelho côncavo Espelho plano 
Espelho convexo 
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Refração 
Refração  passagem de um meio para o outro, com mudança de velocidade da luz no meio. 
n1 n2 
meio 1 meio 2 
(ex: ar) (ex: vidro) 
i 
N r 
n1 n2 
meio 1 meio 2 
(ex: ar) (ex: vidro) 
i 
N r 
δ 
assumindo 
 n2 > n1 
)(
)(
rsen
isen
n
n
i
r 
ni sen (i) = nr sen(r) Lei de Snell 
δ = desvio 
lateral dos 
raios de luz 
Índice de refração (n) 
n = c / v 1n
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Reflexão Interna Total 
Reflexão Interna Total  Causada por efeitos de reflexão e refração associados. 
ni sen (iRIT) = nr sen(90
o) ni sen(iRIT) = nr 
Adaptado de: 
http://sesi.webensino.com.br/sistema/webensino/aulas/repository_data/SESIeduca/ENS_
MED/ENS_MED_F03_FIS/495_FIS_ENS_MED_03_10/imagens/investigando_caminhos_clip
_image010.gif 
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Reflexão Interna Total 
Fibras óticas 
Fonte: http://images.slideplayer.com.br/9/1804065/slides/slide_22.jpg 
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Magnetismo 
Prismas 
desvio angular – duas refrações seguidas 
N N 
ϴ 
n 
cada cor (comprimento de onda) 
 n diferente = v diferente 
Luz branca 
Dispersão 
espectral da luz 
 
Vermelho (<) 
violeta (>) 
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Usos de Prismas 
Periscópio 
Microscópio 
Binóculos 
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Magnetismo 
Lentes 
Lentes criam elementos transparentes com geometrias esféricas para direcionar feixes de luz. 
 
Componentes não esféricos podem ser arranjados. 
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Magnetismo 
Lentes Esféricas 
Lentes convergentes 
[ou positivas (+)] 
 
convexas 
Lentes divergentes 
[ou negativas (–)] 
 
côncavas 
AULA 13: Ótica Geométrica 
Magnetismo 
Lentes Associadas – Instrumentos Ópticos 
Lentes de câmeras 
Lentes de contato 
Óculos 
Telescópio 
Magnetismo – Complementar 
Atividade – A Hidrelétrica 
A ótica geométrica está em muitos dos fenômenos e instrumentos do 
cotidiano. Vários aspectos podem ser explorados com instrumentos simples. 
 
Algumas das sugestões para tanto são: 
 
• Utilizar um prisma e uma fonte de luz na forma de um feixe estreito 
(simulando um raio) de luz branca para apresentar a decomposição ou 
a dispersão espectral da luz (que pode ser vista até mesmo no corpo de 
uma caneta esferográfica, tipo “Bic”). 
 
• Montar um relógio de sol rudimentar (avaliando de hora em hora as 
posições das sombras de uma vareta fixa no chão). 
 
• Usar diferentes superfícies refletoras, com curvaturas variadas, para 
explorar as possibilidades de reflexão em superfícies planas, côncavas 
• e convexas. 
 
• Explorar a refração e a reflexão interna total, com elementos simples 
como um copo de água e um lápis, uma pequena cuba de vidro e um 
laser pointer. 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.