Princípios da Propagação da Luz

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Princípios da Propagação da Luz 
 
Conceitos e definições sobre luz 
 Conceito de Luz Grandeza física (forma de energia radiante, que é um tipo de energia que se 
propaga por meio de ondas eletromagnéticas, como: ondas de rádio, TV, micro-ondas, 
 
raios x, raios infra vermelho, radiações ultra violeta, etc., e inclusive a luz ) emitida por certas substâncias e sob 
certas circunstâncias, que nos permite enxergar (atuando nos órgãos visuais, produz a sensação da visão), 
fotografar, filmar, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Raios de luz ou raios luminosos 
 A propagação da luz é representada pelos raios de luz (raios luminosos) que são linhas orientadas que indicam 
a direção e o 
sentido de 
propagação da 
luz que é 
indicado por 
uma seta.. 
Fisicamente, os 
raios de luz não 
existem sendo 
apenas 
elementos 
geométricos que 
facilitam nosso 
estudo da óptica 
geométrica. 
 
Feixe ou pincel de luz 
Trata-se de um conjunto de raios de luz 
 
 
Fonte de luz 
Uma fonte de luz ou uma fonte luminosa pode ser qualquer corpo visível ou qualquer corpo capaz de emitir luz. 
Pode ser: 
Primária (corpo luminoso) 
emite luz própria exemplos, Sol, lâmpada acesa, chama 
 
de uma vela, estrelas, etc. 
 Secundária (corpo iluminado) recebe a luz de uma fonte primária e a reflete (difunde) 
 
exemplo, Lua, mesa, parede, etc. 
 
Princípios da propagação da luz 
 
Princípio da propagação retilínea da luz 
O princípio da propagação retilínea da luz pode ser definido como: “em meios homogêneos e transparentes a 
luz se propaga em linha reta” 
 
Este princípio pode ser comprovado pelas figuras acima onde objetos e suas respectivas sombras 
 
possuem semelhanças geométricas ou pelas figuras acima onde o observador só enxergará a chama da vela se 
os orifícios estiverem em linha reta e onde o laser emite luz se propagando em linha reta. 
 
Princípio da Independência dos raios luminosos 
O princípio da independência dos raios luminosos afirma que: “ feixes de luz podem se cruzar se que um altere 
a propagação do outro” 
 
Observe na figura acima que, após se cruzarem os raios de luz continuam seus caminhos como se nada tivesse 
acontecido. 
 
 
Princípio da reversibilidade dos raios luminosos 
O princípio da reversibilidade dos raios luminosos afirma que: “A trajetória de um raio de luz permanece a 
mesma quando se inverte o seu sentido de propagação” 
 
Devido à esse princípio, na figura da esquerda acima, se os olhos do motorista estão enxergando os olhos do 
passageiro, os olhos do passageiro também enxergarão os olhos do motorista e na figura da direita a trajetória 
dos raios de luz é a mesma, independente de as fontes estarem em P ou em Q. 
 
 
Se você está enxergando um 
objeto, certamente os 
infinitos raios de luz emitidos 
pelo objeto devem atingir 
seus olhos. 
Os raios de luz estão sempre 
dirigidos do objeto para o 
olho. 
 
Meios ópticos 
Para se enxergar um corpo (no nosso exemplo, a borboleta), a luz emitida por ela deve atravessar o meio e 
atingir os olhos do observador. 
 
Como o meio transparente (figura I) permite a visão nítida do objeto, em seu interior, os raios de luz percorrem 
trajetórias regulares, até chegarem ao olho do observador. 
No meio translúcido (figura II), a visão do objeto não é nítida e, em seu interior os raios de luz percorrem 
trajetórias irregulares, até chegarem ao olho do observador. 
Nos meios opacos (figura III) a luz não se propaga e o observador não enxerga o objeto. 
 
O que você deve saber, informações e dicas 
 Conhecer e entender os três princípios de propagação da luz. 
 Lembrar que ano luz é medida de distância (distância que a luz percorre em um ano, no vácuo e 
aproximadamente no ar, com velocidade de 3,0.10
8 
m/s. 
 
Consequências da propagação retilínea da luz 
 
 
Fonte extensa (tamanho não desprezível) projeta sombra e penumbra. 
 
 
 
Eclipse solar 
Analise com atenção todos os detalhes da figura abaixo: 
 
 
 
Eclipse lunar 
Analise com atenção todos os detalhes da figura abaixo: 
 
 
Fases da Lua 
Um eclipse solar ocorre quando a Lua está na fase Nova e 
um eclipse da Lua quando está na fase cheia (veja figura). 
Período de lunação corresponde ao intervalo de tempo 
compreendido entre duas Luas novas consecutivas que é 
de aproximadamente 30 dias (29 dias, 12 horas e 44 
minutos). 
Como o eclipse solar ocorre na Lua nova e o lunar na Lua 
cheia, o intervalo de tempo mínimo entre um eclipse solar 
e um lunar deve ser da metade desse valor 
(aproximadamente 15 dias, duas semanas), que é o tempo 
que a Lua para passar da fase de Lua nova para a fase de 
Lua cheia. 
 
 
Câmara escura de orifício 
Trata-se do princípio de funcionamento de uma máquina fotográfica baseado na propagação retilínea da luz. 
Todos os infinitos raios de luz que são emitidos pelo objeto a ser projetado, passam através de um pequeno 
orifício e atingem a parte interior oposta da câmara. . 
Com isso a luz que sai do ponto (A) superior do objeto (no nosso exemplo, borboleta) atingirá a parede oposta 
no ponto inferior (A’) da imagem projetada, formando uma imagem invertida, conforme a figura. 
O mesmo acontece nas partes laterais, trocando a direita pela esquerda (imagem reversa). 
 
Semelhança de triângulos = observe que objeto e imagem trocam cima por baixo 
(invertida) e direita pela esquerda (reversa). 
Se o orifício da câmara for aumentado a nitidez da imagem diminui e sua luminosidade aumenta. 
 
Comparação entre o globo ocular e uma máquina fotográfica 
 
 
Cálculo da altura de um edifício 
 
 
Não é possível visualizar um pincel de luz. 
O máximo que conseguimos é visualizar sua forma se jogarmos farinha, talco, fumaça, neblina, nuvens, poeira, 
spray de inseticida ou perfume no ar, etc. ou outro algum outro tipo de material particulado (partículas 
coloidais) sobre ele. 
 
Neste caso poderemos observar as partículas do talco, da farinha, da fumaça, da neblina mas não o pincel de 
luz. 
Este fenômeno, também observado quando você abre a janela do seu quarto de manhã, deixando a luz do Sol 
entrar, é conhecido como efeito Tyndall. 
Efeito Tyndall corresponde a um efeito óptico provocado pela dispersão (espalhamento) da luz nas partículas 
coloidais, oferecendo um aspecto nebuloso, opaco, turvo. 
 
Cor de um corpo 
 A luz branca do Sol ou de uma lâmpada qualquer é denominada luz policromática (várias cores) e é composta 
das cores monocromáticas (uma só cor), vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. 
A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente (espalha 
em todas as direções e sentidos) e que chega aos olhos do observador. 
Um corpo negro absorve todas as cores e um corpo branco reflete todas as cores. 
 
 Figura 1 O corpo vermelho reflete difusamente apenas a cor vermelha e o observador enxergará 
vermelho. 
Figura 2 As sete cores (policromática branca) incidem sobre o corpo amarelo que reflete difusamente 
somente o amarelo e o observador enxergará essa cor. 
Figura 3 As sete cores (policromática branca) incidem sobre o corpo verde que reflete difusamente 
somente o verde e o observador enxergará verde. 
Figura 4 O corpo negro absorve todas as cores e nenhuma chegará ao observador que verá negro (ausência 
de cores). 
Figura 5 O corpo violeta reflete difusamente somente o violeta e absorverá o verde, não chegando 
nenhuma luz ao observador, que verá negro. 
Figura 6 O observador verá vermelho, pois o corpo branco reflete difusamente todas as cores inclusive o 
vermelho. 
 
Apesar da luz branca ser formada por todas as cores, para se ter a sensação de luz branca não é preciso todas 
as cores juntas, mas apenas três cores, as chamadas cores primárias 
 As cores primárias são as cores mais puras de todas e, com sua misturapode-se produzir qualquer cor. 
As cores primárias são o amarelo, o vermelho e o azul. 
 
As cores secundárias são formadas pela mistura das cores primária e são, o verde, o roxo e o 
laranja. 
 
O orifício de uma câmara escura está voltada para o céu, numa noite estrelada. 
A parede oposta ao orifício é feita de 
papel vegetal translúcido. 
Um observador que está atrás da 
câmara, se olhasse diretamente para o 
céu, veria o Cruzeiro do Sul conforme 
a figura 1. 
Olhando a imagem, no papel vegetal, 
por trás da câmara, o observador vê o 
Cruzeiro do Sul conforme a figura 2, 
onde a imagem formada fica invertida 
duas vezes, uma horizontal, trocando 
direita por esquerda e outra vertical, trocando cima por baixo. 
 
Analise esse exercício: No 
instante t=0, um feixe 
horizontal de raios luminosos, 
provenientes da 
chama de uma vela A, 
atravessa um pequeno orifício 
de um fino anteparo e projeta 
uma pequena mancha 
luminosa B no anteparo 
vertical, conforme figura. 
As distâncias da chama ao 
orifício e do orifício ao 
anteparo são, 
respectivamente, a e 2a. 
Se a vela queima a uma velocidade V’ = 2,0cm/min, então a mancha luminosa se desloca verticalmente para 
cima sobre o anteparo com velocidade de quantos cm/min? 
Resolução: Se a vela queima a uma velocidade de V’ = 2cm/min, após um minuto ele desceu d = 2cm e sua 
projeção na 
parede 
subiu até o 
ponto C de 
uma 
distância x. 
Semelhança 
de 
triângulos a/2 = 2.a /x x = 4cm em Δt = 1min ΔS = x = 4 cm 
V’’ = ΔS/ Δt V’’ = 4/1 = 4cm/min. 
 
 
Analise esse exercício: O porão de uma antiga casa possui uma estreita clarabóia quadrada de 100 cm
2 
de área, 
que permite a entrada da luz do exterior, refletida difusamente pelas construções que a cercam. Na ilustração, 
vemos uma aranha, um rato e um gato, que se encontram parados no mesmo plano vertical que intercepta o 
centro da geladeira e o centro da clarabóia. Sendo a clarabóia a fonte luminosa, pode-se dizer que, devido à 
interposição da geladeira, a aranha, o rato e o gato, 
nesta ordem, estão em regiões de: 
a) luz, luz e penumbra. 
b) penumbra, luz e penumbra. 
c) sombra, penumbra e luz. 
d) luz, penumbra e sombra. 
e) penumbra, sombra e sombra 
Resolução: A clarabóia se comporta como uma fonte 
extensa de luz, delimitada pela parte superior 
esquerda da geladeira, e as regiões de iluminada, de sombra e penumbra, estão indicadas na 
 
figura onde você deve observar com atenção a sequência indicada e, após a superposição das duas figuras da 
esquerda, localizar na figura da direita as regiões onde estão cada elemento: 
A aranha está na região iluminada pois recebe toda a luz proveniente da claraboia. 
O rato recebe apenas parte da luz proveniente da claraboia, portanto está na região de penumbra. 
O gato está na região de sombra e não recebe luz nenhuma da claraboia. 
R – D