Óptica geométrica (2017)

› Estudo da luz e suas propriedades nos
meios em que se propaga.
Termos e conceitos
Princípios da Óptica Geométrica
Espelhos planos
Espelhos esféricos
Lentes esféricas
› Sob o aspecto didático, o estudo da
óptica é dividido em duas partes:
• Óptica geométrica: preocupa-se em
analisar o que ocorre quando o agente
físico luz incide e (ou) se propaga em
"sistemas ópticos" (espelhos, placas de
vidro, lentes, prismas e outros).
• Óptica física: estuda a produção e a
natureza íntima do agente físico luz,
bem como os fenômenos ligados a essa
natureza (difração, interferência,
polarização, etc.).

Raios de luz são linhas orientadas que
representam, graficamente, a direção e o
sentido de propagação da luz.
Os fenômenos que iremos estudar em Óptica
geométrica podem ser descritos com a simples
noção de raio de luz.

Um conjunto de raios de luz constitui um
feixe de luz. Este pode ser convergente,
divergente ou paralelo

Uma lente de aumento, apontando para
os raios do Sol, produz um feixe cônico
convergente.

Quando os raios luminosos divergem, como
nos faróis de um carro, formam um feixe
cônico divergente.

Os raios luminosos que se propagam
paralelamente, como nos holofotes,
formam um feixe cilíndrico ou colimado.

Fontes de luz: Denominamos luz ao agente
físico responsável pelas sensações visuais.
Também podemos definir luz como uma
fração do espectro eletromagnético que
impressiona os olhos
Representação das frações mais significativas do Espectro
Eletromagnético , fora de escala.

De um modo geral, todos os objetos visíveis
podem ser considerados fontes de luz.
Dentro do amplo espectro de radiações
eletromagnéticas, apenas uma pequena parte é visível
aos nossos olhos – são as radiações cujos
comprimentos de onda vão de 380 a 760 nanômetros.

Pergunta:
Dos objetos citados a seguir, assinale aquele que seria visível em uma sala
perfeitamente escura.
a) um espelho;
b) qualquer superfície clara;
c) um fio aquecido ao rubro;
d) uma lâmpada desligada;
e) um gato preto.

› As fontes de luz podem ser:
• Fonte de luz primária ou corpo
luminoso: é aquela que emite luz
própria. Como exemplos temos o Sol, a
chama de uma vela, etc.
A chama de uma vela é uma
fonte primária de luz

› As fontes de luz podem ser:
• Fonte de luz secundária ou corpo
iluminado: é aquela que reflete a luz
recebida de outros corpos. Como
exemplo temos a Lua, que reflete a luz
recebida do Sol.
A Lua é uma fonte secundária de luz

› Conforme a fonte, a luz pode ser:
• simples ou monocromática – de uma
só cor, como a luz amarela emitida por
lâmpadas de vapor de sódio,
comumente utilizadas para a iluminação
pública;
• composta ou policromática – que
resulta da superposição de luzes de
cores diferentes, como a luz solar
(branca).
 a velocidade de propagação de qualquer luz monocromática no vácuo é sempre a
mesma e é aproximadamente igual a 300.000 km/s.
 em um meio material, a velocidade da luz varia conforme o tipo de luz
monocromática e seu valor será sempre menor que a velocidade da luz no vácuo.

› Meios de propagação da luz:
• O meio é transparente quando
permite a propagação livre da luz,
possibilitando uma visão nítida dos
objetos através dele. Exemplos: o ar, o
vidro comum, a água.
• O meio é translúcido quando permite
a propagação da luz através de si,
mas a espalha, não possibilitando uma
visão nítida dos objetos através dele.
Exemplos: vidro fosco, papel de ceda,
papel celofane.

› Meios de propagação da luz:
• O meio é opaco quando
impede a propagação da luz
através de si, não
possibilitando a visualização
dos objetos através dele.
Exemplos: madeira, metais.
Resumidamente:

› Fenômenos ópticos:
Um feixe de raios paralelos, ao incidir sobre
uma superfície S, que separa dois meios
ópticos distintos transparentes, translúcidos
ou opacos, pode atravessá-la ou não,
ocorrendo os seguintes fenômenos:
1. Reflexão regular
2. Reflexão difusa
3. Refração regular
4. Absorção
Acontece em função de fenômenos
ópticos no céu, quando um arco de
luz similar à aparência de um arco-
íris, forma faixas de cores no
horizonte. Tudo isso graças à
refração de gelo ou água.
Exemplo: Arco-íris de fogo

1. Reflexão regular
 O feixe de luz incide em S e retorna ao
meio de origem.
 Todos os raios são refletidos regularmente,
ou seja, eles permanecem paralelos entre
si, a partir dos pontos de incidência.
 Ocorre quando S é uma superfície plana,
opaca e bem polida, como um espelho.

2. Reflexão difusa
 O feixe de luz incide em S e retorna ao
meio de origem.
 Os raios são refletidos irregularmente, ou
seja, deixam de ser paralelos.
 Ocorre quando S é uma superfície opaca e
rugosa, como a maioria dos corpos

3. Refração regular
 O feixe paralelo de luz atravessa S e
continua se propagando no outro meio.
 Ocorre quando o meio que recebe o feixe
de luz é transparente ou translúcido.

4. Absorção
 O feixe de raios paralelos incide em S e
não se reflete nem se refrata.
 A luz é absorvida pela superfície.
 Ocorre, por exemplo, nos corpos de cor
escura.

› A cor de um corpo por reflexão
 Os objetos que não possuem luz própria – objetos iluminados – são vistos
porque refletem difusamente a luz que neles incide.
 A cor de um objeto é a parte da luz que chega aos nossos olhos, ou seja, é a cor
que o objeto refletiu.
 As outras cores foram absorvidas pelo objeto.

› A cor de um corpo por reflexão
R.64 Num recinto à prova de luz externa, iluminado por uma fonte luminosa
vermelha, está um indivíduo de visão normal. Sobre uma mesa estão dois discos
de papel, sendo um branco e outro azul (sob luz solar). Os discos têm a mesma
dimensão e estão igualmente iluminados pela fonte de luz vermelha. Em que cores
o indivíduo observará os discos?
1. Uma sala está iluminada por uma lâmpada que emite luz monocromática
vermelha. Entram nessa sala três jovens: Luís, Pedro e Maria. O primeiro veste
uma camisa branca, o segundo, uma camisa verde, e a terceira, uma blusa
vermelha. Uma vez dentro da sala, de que cor é vista:
a) a camisa de Pedro?
b) a blusa de Maria?
c) a camisa de Luís?

I- Princípio da propagação retilínea da
luz:
Nos meios homogêneos e transparentes,
a luz se propaga em linha reta.

luz:
Na figura, a região que não recebe luz
(entre C e S) é chamada de sombra.
Teremos sombra quando um obstáculo estiver à
frente de uma fonte de luz pontual, como uma
lâmpada, por exemplo.

luz:
Quando a fonte é extensa (AB), definem-
se a sombra, que não recebe lua, e a
penumbra, que é parcialmente iluminada.

luz:
A propósito:
 A fonte de luz é extensa quando suas
dimensões são consideráveis em
relação à distância do objeto iluminado.
 Ela é puntiforme quando as suas
dimensões são desprezíveis em relação
à distância do objeto iluminado.
Só haverá formação de penumbra quando a fonte for extensa.
Fonte pontual forma apenas sombra.

Princípios da Óptica Geométrica
› Fontes pontuais e
extensas A propósito: a fonte de luz é extensa
quando suas dimensões são
consideráveis em relação à distância do
objeto iluminado. Ela é puntiforme
quando as suas dimensões são
desprezíveis em relação à distância do
objeto iluminado.
Só haverá formação de penumbra quando a fonte for extensa.
Fonte pontual forma apenas sombra.

Eclipse
 comprovam o princípio da propagação retilínea da luz.
 quando sombra e a penumbra da Lua, determinadas pela luz do Sol, interceptam a
superfície da Terra, ocorrem os eclipses solares, que podem ser totais ou parciais.

Eclipse
 comprovam o princípio da propagação retilínea da luz.
 quando sombra e a penumbra da Lua, determinadas pela luz do Sol, interceptam a
superfície da Terra, ocorrem os eclipses solares, que podem ser totais ou parciais.
Sequência de imagens do processo
do eclipse solar.
Eclipse solar vista do espaço.

Câmara escura de orifício
 Também comprova o princípio da propagação retilínea da luz.
 Trata-se de uma caixa de paredes opacas, existindo em uma delas um pequeno
orifício. A imagem de um objeto que está em frente ao furo, forma-se na face
oposta a ele.
 A câmara escura de orifício ilustra o
princípio de funcionamento das
máquinas fotográficas.

 Também comprova o princípio da propagação retilínea da luz.
 Trata-se de uma caixa de paredes opacas, existindo em uma delas um pequeno
orifício. A imagem de um objeto que está em frente ao furo, forma-se na face
oposta a ele.

 Usando semelhança de triângulos, podemos definir uma relação entre o tamanho
do objeto e da imagem, bem como as distâncias relativas de cada um. Observe a
imagem:
Podemos chamar de:
 o = altura do objeto
 p = posição do objeto
 i = altura da imagem
 p‘ = posição da imagem
Vejamos o exemplo a seguir!!!!

R.66 Uma câmara escura de orifício apresenta comprimento de 40 cm. De uma
árvore de altura 5 m obteve-se, no anteparo fosco, uma imagem de de 25 cm altura.
Determine a distância da árvore até a câmara.
2. Uma caixa de sapatos é usada para construir uma câmara escura de orifício. No
lugar da tampa, é fixado um recorte de folha de papel vegetal e, na face oposta a ela
(fundo da caixa), faz-se um orifício com um prego. A câmara é colocada em pé sobre
um mesa, em um quarto escuro e, a 40 cm da face com o orifício, põe-se uma vela
acesa de 12 cm de altura. Sendo de 18 cm a profundidade da caixa, determine o
tamanho da imagem formada na “tela” de papel vegetal.

II- Princípio da reversibilidade dos raios
de luz
Nas reflexões, nas refrações e em
reflexões e refrações sucessivas, a
trajetória seguida pela luz independe do
sentido de sua propagação.
Por meio de um espelho, o menino vê a menina; a
menina também vê o menino!

III- Princípio da independência dos
raios de luz
Quando raios de luz se cruzam, cada um
deles segue seu trajeto como se os outros
não existissem.
As fotos acima evidenciam o princípio da
independência dos raios de luz.

Aplicação:
R.65 Um observador nota que um edifício projeta no solo uma sombra de 30 m de
comprimento no instante em que uma haste vertical de 50 cm de altura projeta no
solo uma sombra de comprimento 0,80 m. Determine a altura do edifício.
3. Um quadrado opaco de madeira, de 1,0 m de lado, está horizontalmente
pendurado a 1,2 m do teto de uma sala. Na mesma vertical do centro do quadrado
está fixada, no teto, uma pequena lâmpada acesa. Sendo de 3,0 m a distância do
teto ao piso, determine:
a) o comprimento da sombra projetada;
b) a área da sombra projetada.
4. Em um dia ensolarado, um homem com 2,0 m de altura está parado a uma
distância de 20 m de um poste de tamanho 12 m.
a) Qual é o tamanho da sombra do homem projetada no chão?
b) Qual é o tamanho da sombra do poste projetada no chão?

Ângulo visual
 O ângulo visual depende da extensão do objeto e de
sua posição em relação ao observador.
 Quanto maior a distância do objeto ao olho do
observador, menor o ângulo visual e menor parece ser o
objeto AB.  O menor ângulo visual sob o
qual o observador vê os
pontos A e B, separadamente,
chama-se limite de acuidade
visual. Para o olho humano esse
ângulo é de um minuto (1/60
graus).
 Um observador na Terra vê o Sol
e a Lua sob o ângulo visual de
meio grau.

Óptica geométrica (2017)

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados (20)

Semelhante a Óptica geométrica (2017) (20)

Mais de Marco Antonio Sanches (20)

Último (20)

Óptica geométrica (2017)