Trabalho ótica

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Faculdade Maurício de Nassau
Curso de Engenharia Civil
Profª. Priscila mayana torres barbosa
	
 
TRABALHO DE ÓTICA E MOVIMENTOS ONDULATÓRIOS
Trabalho de ótica e movimento ondulatórios à Faculdade Maurício de Nassau de João Pessoa como parte dos requisitos necessários para a obtenção de aprovação na disciplina ótica e movimentos ondulatórios.
ALISSON CAVALCANTI DE ALBUQUERQUE MADRUGA
João Pessoa
Janeiro - 2018
ALISSON CAVALCANTI DE ALBUQUERQUE MADRUGA
TRABALHO DE ÓTICA E MOVIMENTOS ONDULATÓRIOS
Trabalho de ótica e movimento ondulatórios à Faculdade Maurício de Nassau de João Pessoa como parte dos requisitos necessários para a obtenção de aprovação na disciplina ótica e movimentos ondulatórios.
João Pessoa
Janeiro - 2018
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Exemplo espelho plano	5
Figura 2 - Objeto em frente ao espelho plano	5
Figura 3 - Objeto e imagem	6
Figura 4 - Reflexão do espelho plano	6
Figura 5 - Exemplo espelho plano	6
Figura 6 - Espelho côncavo	8
Figura 7 - Espelho convexo	8
Figura 8 - Espelho esférico	8
Figura 9 - Espelho convexo	9
Figura 10 - Espelho côncavo	9
Figura 11 - Exemplo espelho esférico	9
Figura 12 - Interferência construtiva	10
Figura 13 - Interferência destrutiva	10
Figura 14 - Difração de ondas	11
Figura 15 - Difração	12
Figura 16 - Difração de raios X	12
Figura 17 - Lâmpada de filamento incandescente (incoerente)	13
Figura 18 - Transformando luz incoerente em coerente	13
1 IMAGENS DE ESPELHOS PLANOS 
	Os espelhos planos possuem o poder de reflexão, devido a superfícies aplainadas e polidas. Para esse tipo de espelho, o feixe de luz se apresenta bem definido, seguindo somente uma direção, quando a luz incide em uma superfície deste tipo, ela é refletida regularmente, apenas revertendo a imagem, ou seja, uma pessoa por exemplo em frente ao espelho, ao levantar o braço direito, o reflexo parecerá que está levantando o braço esquerdo. Também é importante lembrar que os espelhos planos formam apenas imagens virtuais, ou seja, imagens que não podem ser projetadas e sua representação está sempre atrás do espelho, por existir apenas no cérebro, conforme exemplo da Figura 1
Figura 1 - Exemplo espelho plano
	Para melhor entendimento, vamos demonstrar as imagens produzidas por espelhos planos nas figuras de 2 à 4.
Figura 2 - Objeto em frente ao espelho plano
	Conforme figura 2, a distância entre o objeto e o espelho será sempre igual a imagem refletida, formando um mesmo ângulo.
 
Figura 3 - Objeto e imagem
Figura 4 - Reflexão do espelho plano
	
Na reflexão, o ângulo de incidência (ângulo entre o raio de incidência e a reta normal) é igual ao ângulo de reflexão (ângulo formado pelo raio refletido e a reta normal). Nos espelhos planos, o objeto e a respectiva imagem têm sempre naturezas opostas, ou seja, quando um é real o outro deve ser virtual, portanto, para se obter geometricamente a imagem de um objeto pontual, basta traçar por ele, através do espelho, uma reta e marcar simetricamente o ponto imagem.
Figura 5 - Exemplo espelho plano
	A parte superior da figura 5 mostra uma pessoa a uma distância do espelho, logo a imagem aparece a uma distância em relação ao espelho.
	Na parte inferior da figura 5, o espelho é deslocado para a direita, fazendo com que o observador esteja a uma distância do espelho, e consequentemente a imagem é deslocada x para a direita.
Pelo desenho podemos ver que:
Que pode ser reescrito como:
Mas pela figura, podemos ver que:
Logo:
	Assim, pode-se concluir que sempre que um espelho é deslocado paralelamente a si mesmo, a imagem de um objeto fixo sofre deslocamento no mesmo sentido do espelho, mas com comprimento equivalente ao dobro do comprimento do deslocamento do espelho.
	Se utilizarmos esta equação, e medirmos a sua taxa de variação em um intervalo de tempo, podemos escrever a velocidade de translação do espelho e da imagem da seguinte forma:
Portanto, a velocidade de deslocamento da imagem é igual ao dobro da velocidade de deslocamento do espelho e quando o observador também se desloca, a velocidade ao ser considerada é a velocidade relativa entre o observador e o espelho, ao invés da velocidade de deslocamento do espelho, ou seja:
2 IMAGENS DE ESPELHOS ESFÉRICOS
	Os espelhos esféricos é toda e qualquer superfície espelhada (refletora), na forma de uma calota esférica, podendo ser côncavo ou convexo, dependendo da face onde se encontra a superfície refletora, ou seja, se a parte espelhada for interna, o espelho chama-se côncavo e se a parte espelhada for externa, então o espelho é convexo, conforme figuras 5 e 6.
Figura 6 - Espelho côncavo
Figura 7 - Espelho convexo
	
	Assim como para espelhos planos, as duas leis da reflexão também são obedecidas nos espelhos esféricos, ou seja, os ângulos de incidência e reflexão são iguais, e os raios incididos, refletidos e a reta normal ao ponto incidido. Figura 8.
Figura 8 - Espelho esférico
		Para os espelhos côncavos pode se verificar que todos os raios luminosos que incidirem ao longo de uma direção paralela ao eixo secundário passam por (ou convergem para) um mesmo ponto F - o foco principal do espelho, e no caso dos espelhos convexos é a continuação do raio refletido que passa pelo foco, ou seja, tudo se passa como se os raios refletidos se originassem do foco, conforme figura 9 e 10. 
Figura 9 - Espelho convexo
Figura 10 - Espelho côncavo
	
	Analisando objetos diante de um espelho esférico, em posição perpendicular ao eixo principal do espelho podemos chegar  a algumas conclusões importantes.
Um objeto pode ser real ou virtual. No caso de espelhos esféricos a imagem de um objeto pode ser maior, menor ou igual ao tamanho do objeto. A imagem pode ainda aparecer invertida em relação ao objeto, conforme figura 11.
Figura 11 - Exemplo espelho esférico
	Dadas a distância focal e posição do objeto é possível determinar, analiticamente, a posição da imagem. Através da equação de Gauss, que é expressa por:
3 INTERFERÊNCIA
	A interferência segue o princípio da superposição de ondas, ou seja, ela sempre acontece quando duas ou mais ondas de qualquer natureza se encontram no mesmo ponto, e podem ser classificadas em interferência construtiva, quando as ondas apresentam a mesma fase, assim há formação de uma onda maior do que aquelas que deram origem. E interferência destrutiva quando as ondas não têm a mesma fase, possuindo um caráter de aniquilação.
Figura 12 - Interferência construtiva
Figura 13 - Interferência destrutiva
	A interferência é chamada de construtiva quando uma onda soma-se à outra e o resultado é uma única onda cuja amplitude é a soma das duas amplitudes, conforme figura 12. E a interferência destrutiva o resultado é que uma anula completamente o efeito da outra, e nessa região não haverá mais onda nenhuma, conforme figura 13.
4 DIFRAÇÃO
	É um fenômeno que acontece quando uma onda encontra um obstáculo, ou seja, é o encurvamento sofrido pelos raios de onda quando esta encontra obstáculos à propagação. A figura 14, nos mostra uma onda que se propaga em um meio, até onde encontra uma festa posta em uma barreira.
	
Figura 14 - Difração de ondas
	Este fenômeno prova que a generalização de que os raios de onda são retilíneos é errada, já que a parte que atinge a barreira é refletida, enquanto os raios que atingem a fenda passam por ela, mas nem todas continuam retas. Se esta propagação acontecesse em linha reta, os raios continuariam retos, e a propagação depois da fenda seria uma faixa delimitada pela largura da fenda. No entanto, há um desvio nas bordas e este desvio é proporcional ao tamanho da fenda. 
	Para o caso onde esta largura é muito inferior ao comprimento de onda, as ondas difratadas serão aproximadamente circulares, independente da forma geométrica das ondas incidentes.
	A difraçãoé mais perceptível quando a abertura é da ordem do comprimento de onda da onda incidente, conforme figura 
Figura 15 - Difração
	A difração de Raio-X, é um fenômeno no qual os átomos de um cristal, em virtude de seu espaçamento uniforme, causam um padrão de interferência das ondas presentes em um feixe incidente de raios-X, ou seja, é uma interferência entre várias ondas que será causada por diferenças de fases entre as ondas, causadas por diferenças nos caminhos que elas percorrem, resumindo, elas começam em fase, mas com interferências de obstáculos como cristais, umas se atrasam das outras, surgindo uma diferença de fase entre elas, interferindo entre si, conforme figura 15.
Figura 16 - Difração de raios X
5 COERÊNCIA
	
	Coerência é a medida da correlação entre as fases medidas em diferentes pontos de uma onda, ou seja, é formada por ondas de mesma frequência e direção que mantém uma relação entre si. Entretanto mesmo sendo esta uma propriedade de uma onda que se propaga, a coerência está diretamente relacionada as características da fonte da onda. Há dois tipos básicos de coerência, a temporal e a espacial.
	A temporal é a medida da correlação da fase da onda luminosa em diferentes pontos ao longo da direção de propagação e a espacial é a medida da correlação da fase da onda luminosa em diferentes pontos na direção transversal a direção da propagação.
Figura 17 - Lâmpada de filamento incandescente (incoerente)
	Se for possível desprezar uma parte dessa luz, podemos transformar a luz incoerente em coerente, conforme figura 17 e 18.
Figura 18 - Transformando luz incoerente em coerente
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Óptica e física moderna, volume 4, 9 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010
Nussenzveig, H. M. – Curso de Física Básica: Ótica, Relatividade e Fisica Quântica; vol.4. São Paulo: Blucher 1998.
SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "Fenômeno da interferência"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-fenomeno-interferencia.htm>. Acesso em 22 de janeiro de 2018.
WIKIPEDIA. "Luz coerente". Disponível em < https://pt.wikipedia.org/wiki/Luz_coerente>. Acesso em 22 de janeiro de 2018.
SÓ FÍSICA. "Óptica". Disponível em < http://www.sofisica.com.br/conteudos/indice2.php>. Acesso em 22 de janeiro de 2018.
EFEITO JOULE. "Óptica / Ondas". Disponível em < https://www.efeitojoule.com/>. Acesso em 22 de janeiro de 2018.
MUNDO DA EDUCAÇÃO. "Óptica". Disponível em < https://www.efeitojoule.com/>. Acesso em 22 de janeiro de 2018