311911874 Relatorio 08 Otica Geometrica

Prévia do material em texto

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E
TECNOLOGIA DO PIAUÍ
CAMPUS PARNAÍBA
Ótica Geométrica
Aluno: Alberto Senna Dias Neto
Parnaíba
Fevereiro/ 2015
RESUMO
Neste experimento, realizado no Laboratório de Física do Campus Parnaíba, foram estudados
os fundamentos da ótica geométrica e sua relação com nosso dia a dia. Dentre os fenômenos estudados
destacam-se os defeitos de visão, miopia e hipermetropia e suas correções, os três princípios da ótica
geométrica, simulação de eclipses, reflexão, prismas, espelhos planos, espelhos côncavos e refração.
 
INTRODUÇÃO
O conhecimentos dos princípios de ótica geométrica e a utilização e desenvolvimento
de ferramentas com base nesses princípios é primordial não só para o desenvolvimento
técnico ou bélico, mas para a desmistificação de fenômenos naturais tais como o eclipse solar
que, por muito tempo, foram associados a pragas, maldições ou fenômenos/entidades
sobrenaturais associados a mal presságios. A utilização do telescópio por Galileu como
ferramenta para proteger Veneza de embarcações invasoras é um exemplo real do uso deste
conhecimento.
OBJETIVOS
 Caracterizar, opticamente, o olho que apresenta o defeito de refração conhecido como
hipermetropia;
 Identificar uma lente, conforme o grupo divergente ou convergente, que corrige o
defeito de visão de um olho hipermétrope;
 Caracterizar, opticamente, o olho que apresenta o defeito de refração conhecido por
miopia;
 identificar a lente, conforme o grupo divergente ou convergente, que corrige o defeito
de visão de um olho míope.
 Conceituar um meio homogêneo e isotrópico;
 Conceituar e reconhecer as seguintes fontes de luz:
◦ fontes primárias ou secundárias;
◦ fontes extensa e pontual;
◦ fontes incandescente, fluorescente e fosforescente;
 identificar e justificar a presença de sombra e penumbra; esquematizar corretamente as
posições do Sol, Terra e Lua na ocorrência de eclipse.
MATERIAIS NECESSARIOS
Os seguintes materiais foram necessários para execução desta prática:
Tabela 01: Materiais utilizados nos experimentos
Quantidade Material
01 Conjunto óptico montado seguindo instruções específicas
01 Perfil dióptrico biconvexo
01 Perfil dióptrico plano-côncavo
01 Perfil dióptrico plano-convexo
01 Barramento com duas escalas milimetradas e sapatas niveladoras
01 Fonte de luz policromática
03 Cavaleiros metálicos
01 Painel óptico com disco de Hartl, haste e sapatas niveladoras;
01 Mesa suporte acoplável a cavaleiro;
01 Lente 8di com suporte metálico;
01 Lente 4di com suporte metálico
01 Diafragma deslizante;
01 Espelho plano de fixação magnética
MÉTODOS
Para este experimento, em cada etapa os materiais foram arranjados conforme as
instruções sempre tendo em mente a melhor visualização possível dos feixes de luz. A fonte
de luz foi calibrada de acordo com orientação do técnico responsável pelo laboratório e
cuidados extra foram tomados de modo a garantir a integridade dos diversos equipamentos
utilizados que, em sua maioria, tinham vidro em sua estrutura e, em alguns casos, em quase
sua totalidade.
RESULTADOS EXPERIMENTAIS 
Obteve-se os seguintes resultados para os experimentos propostos:
Defeitos de visão, a correção da hipermetropia e da miopia com lentes
Nesta etapa, verificou-se que a imagem do olho normal se forma no ponto indicado por “Luz
branca” e Luz vermelha conforme a imagem abaixo;
Figura 1: Olho humano
Na figura 1 verificamos que o olho hipermétrope tem a imagem formada na região posterior
ao ponto onde se formaria em um olho normal e no caso do olho míope a imagem é formada
antes. Para a correção no caso de um olho com hipermetropia usa-se lente convexa e, nocaso
de miopia, lente côncava.
Ótica geométrica e suas limitações
Nesta etapa o equipamento é configurado conforme instruções e verifica-se que os raios de
luz não executam qualquer interferência uns sobre os outros, ou seja, eles se propagam de
maneira independente. Desta forma, temos os três princípios da ótica geométrica:
“Nos meios homogêneos e isotrópicos a luz se propaga em linha reta em todas as direções e
sentidos”
“Um raio de luz não interfere na trajetória de outro raio de luz, cada um se comportando como
se o outro não existisse”.
“A trajetória percorrida por um raio de luz é a mesma que ele percorreria caso seu sentido de
propagação fosse invertido”.
Simulação dos eclipses, a umbra e a penumbra.
Nesta etapa pode-se verificar a formação de um eclipse utilizando-se uma fonte de luz
extensa, conforme imagem abaixo. 
Nesta etapa a antepara branca faria o papel da Terra, a lua seria presentada pela esfera e o Sol
seria representado pela fonte de luz.
Reflexão no espelho plano
Seguindo as instruções, a estrutura é montada de tal forma que o raio incidente forma um
ângulo de 10º com a normal sobre o espelho. Alterando o ângulo de incidência, verifica-se
que o ângulo de reflexão tem o mesmo valor, uma vez que o raio refletido indica a mesma
angulação com relação a Normal. Quando o raio incidente é normal a superfície, o raio
refletido também é normal à superfície seguindo o sentido oposto ao raio incidente. Neste
caso o ângulo entre eles é zero. Tento o raio incidente um ângulo de 10º com a normal, o
ângulo entre este e o raio refletido seria o dobro, ou seja 20º.
A imagem formada num espelho plano e suas características
Colocando um pequeno objeto sobre a marca “objeto”, na folha de roteiro, verifica-se que a
distância entre ele e o espelho é de 60mm. A distância P entre a imagem formada e o espelho
também é de 60cm de forma análoga. A relação entre o tamanho e a distância é de 1 para 1 no
caso do espelho plano.
O número de imagens formadas entre dois espelhos planos com ângulos entre si
Colocando-se dois espelhos planos sobre um plano de tal forma que eles forme um ângulo
agudo entre si, verificamos que um número de imagens é formado por sucessivas reflexões
nesses espelhos conforme a tabela abaixo:
Tabela 02:
Ângulo de abertura entre os espelhos Número de Imagens formadas
30º 11
45º 07
60º 05
90º 03
Através dos dados obtidos, é possível calcular a relação entre o ângulo e o número de imagens
que é dada por:
onde N é o número de imagens, α é o ângulo entre os espelhos.
Figura 2: Espelhos com ângulo de 45º
CONCLUSÕES
Nos experimentos realizados, pode-se familiarizar com as peculiaridades de atividades
envolvendo fontes de luz, lentes e espelhos dos diversos tipos. Os dados obtidos são coerentes
com os valores encontrados na bibliografia, sendo os valores do número de imagens geradas
pelo espelho elemento que maior curiosidade e euforia gerou na equipe. A maior dificuldade
neste experimento foi o ajuste da fonte de luz nas diversas etapas e a familiarização com as
lentes utilizadas.
REFERÊNCIAS
http://sourceforge.net/projects/scidavis/ - Visitado em 29 de janeiro de 2016
HALLIDAY, R. W. –Fundamentos de Física – Mecânica, v. 4, Ed. 6, Rio de Janeiro, Editora
LTC, 2002.