Óptica e Reflexão da Luz

1. Óptica e Reflexão da Luz Prof. Rosângela Moreira

2. Óptica Geométrica A óptica geométrica tem por objetivo o estudo das propriedades da luz, isto é, como ela é produzida, propagada, detectada e medida.

3. A óptica é dividida em duas partes: • Geométrica – Estuda os fenômenos luminosos sem considerar a natureza da luz. Essa parte estuda os fenômenos ópticos baseados na concepção de raios luminosos, com suas aplicações em lentes, espelhos, lunetas, telescópios, projetores, prismas, etc. • Física – Estuda os fenômenos luminosos cuja explicação depende das teorias relativas à natureza da luz. A Óptica Física estuda precisamente os fenômenos ópticos em que a natureza da luz exerce papel predominante, como a polarização, a difração, a interferência, os espectros,etc.

4. Luz Denomina-se luz ao agente físico responsável pelas sensações visuais. É a energia que se propaga no espaço através de ondas eletromagnéticas que impressionam nosso órgão visual. Para representar graficamente a luz em propagação, como por exemplo, a emitida pela chama de uma vela, utilizamos a noção de raio de luz.

5. Raio de luz e Feixe luminoso • Raio de luz - é uma linha orientada que representa graficamente a direção e o sentido de propagação da luz. • Feixe luminoso - é um conjunto de raios luminosos que tem origem na mesma fonte luminosa.

6. Meio homogêneo e Meio isótropo • Meio homogêneo - é aquele que apresenta em todos os seus pontos as mesmas propriedades físicas. • Meio isótropo - Particularmente, em óptica, podemos considerar como meio isótropo aquele no qual a luz se propaga com a mesma velocidade em todas as direções e sentidos.

7. Luz • Corpo Luminoso ou Fonte de Luz Primária: É aquela que emite luz própria. Exemplo: o Sol, a chama de uma vela, etc. • Corpo Iluminado ou Fonte de Luz Secundária: É aquela que reflete a luz recebida de outros corpos. Exemplo: a Lua, objetos iluminados por uma lâmpada, pois passam a receber luz e refleti-la, permitindo que sejam vistos. • Fonte Puntual: É quando no fenômeno em estudo as dimensões da fonte são desprezíveis. • Fonte Extensa: É quando no fenômeno em estudo as dimensões da fonte não são desprezíveis.

8. Luz • Um meio transparente é aquele que permite a propagação da luz através de si por distâncias consideráveis, isto é, permite a visualização nítida dos objetos através deles. Exemplo: Água, vidro, ar, etc. • O meio translúcido é aquele que permite a propagação da luz através de si, mas a espalha, de modo que os objetos vistos através dele não podem ser identificados, isto é, não permite a visualização nítida. Exemplo: Vidro fosco, papel de seda, etc. • O meio opaco é aquele que impede a propagação da luz através de si, não permitindo a visualização dos objetos. Por exemplo: madeira, concreto, etc.

9. Velocidade da Luz A luz não necessita de meio material para se propagar. Sua velocidade num meio material depende do tipo de luz que se propaga, isto é, para cada tipo de luz a velocidade de propagação num meio material é diferente. Velocidade da luz no ar: 299700km/s Velocidade da luz no vácuo: 300000km/s Costuma-se representar a velocidade da luz por”c” e, para efeitos práticos, se utiliza o valor: 300000000m/s ou 3.108m/s.

10. Luz

11. Princípios da Óptica Geométrica • Princípio da Propagação retilínea da luz Nos meios transparentes, homogêneos e isótropos a luz se propaga em linha reta. • Princípio da independência dos raios luminosos Quando dois raios de luz se cruzam, cada um segue o seu caminho como se não tivesse havido o cruzamento. • Princípio de reversibilidade dos raios luminosos O trajeto de um raio luminoso não se modifica quando permutamos as posições da fonte e do observador.

12. Câmara Escura Colocando um corpo luminoso AB diante de um orifício O de uma das faces de uma caixa de paredes opacas, verifica-se que sobre a face oposta à do orifício se forma uma imagem A’B’ invertida do corpo luminoso. Este dispositivo é chamado de câmara escura e demonstra a propagação retilínea da Luz. Para se observar a imagem com facilidade, substitui-se a face oposta à do orifício por uma folha de papel vegetal sobre a qual se forma a imagem. Este fenômeno é a base do princípio de funcionamento das câmaras fotográficas.

13. Câmara Escura

14. Eclipses É a formação de sombra (região do espaço que não recebe luz) e penumbra (região do espaço parcialmente iluminada) envolvendo o Sol, a Lua e a Terra. Pode ser dividido em dois casos: • Eclipse Solar • Eclipse Lunar

15. Eclipse Solar - Se a sombra e penumbra da Lua interceptarem a superfície da Terra, ele ocorrerá de forma total ou parcial, dependendo do observador. Eclipse

16. Eclipse Solar

17. Eclipse Lunar – A luz solar, tangenciando a Terra, determina uma região de sombra: a sombra da Terra. Quando a Lua penetra nessa região, ela deixa de ser vista por um observador na Terra, ocorrendo o eclipse lunar. Eclipse

18. Eclipse 2008-02-21 Eclipse Lunar

19. Eclipse 2008-02-21 Eclipse Lunar

20. Difusão e reflexão regular da LUZ Considere um feixe de luz propagando-se num meio e atingindo a superfície S. Se esse feixe de Luz retornar para o meio em que está se propagando, dizemos que a Luz sofreu reflexão. Reflexão é o retorno de um feixe luminoso para o meio do qual é proveniente ao atingir uma superfície.

21. Difusão da Luz Considere um conjunto de raios luminosos iluminando um corpo rugoso, isto é, cheio de saliências. O corpo rugoso reflete os raios luminosos fazendo com que se propaguem em várias direções. Esse fenômeno é chamado reflexão irregular ou reflexão difusa, ou simplesmente, difusão. Devido a reflexão difusa é que podemos ver totalmente um corpo. Exemplo: Se a Terra não tivesse atmosfera para difundir a luz do Sol, o céu seria completamente preto.

22. Reflexão Regular Quando um conjunto de raios incide em uma superfície perfeitamente polida, notamos que os raios luminosos são refletidos numa única direção. Esse fenômeno é chamado de reflexão regular. Exemplo: Os faróis e faroletes usam fontes de Luz de alta intensidade e refletores regulares de alto polimento para redirigirem os raios de luz na direção desejada.

23. Espelho Toda a superfície polida que forma imagens por reflexão regular e tem alto poder refletor é chamada espelho. Os espelhos podem ser planos ou esféricos.

24. Espelho Plano

25. Espelhos Esféricos Exemplo: Colher de aço inoxidável O lado de fora da colher funciona como espelho convexo. O lado de dentro da colher funciona como espelho côncavo. Espelhos Esféricos

26. Luz A COR DE UM CORPO POR REFLEXÃO A luz branca, luz emitida pelo Sol ou por uma lâmpada incandescente é constituída por uma infinidade de luzes monocromáticas que podem ser divididas em sete cores principais: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. A cor que um corpo apresenta por reflexão é determinada pelo tipo de luz que ele reflete difusamente. Assim, por exemplo, um corpo ao ser iluminado pela luz branca, se apresenta azul porque reflete difusamente a luz azul e absorve as demais. Um corpo iluminado pela luz branca se apresenta branco porque reflete difusamente luzes de todas as cores. Um corpo negro absorve-as “totalmente”.

27. Luz

28. LEIS DE REFLEXÃO 1a Lei O raio incidente, o raio refletido e a normal estão sempre no mesmo plano. 2a Lei O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Luz

29. Saiba que é difícil encontrar um bom amigo, como também é duro de abandoná-lo e impossível de esquecê-lo!