Óptica Geométrica

Reflexão e refração da luz

Autor: Prof. Marcelo Caldas Chaves

Raio e Feixe de Luz:

• Um raio de luz indica a direção e o sentido

de propagação da luz.

• Um conjunto de raios de luz é chamado de

feixe de luz.

Fontes de Luz

• Corpos luminosos ou

Fontes primárias de

luz: Possuem luz

própria.

• Corpos iluminados ou

Fontes secundárias de

luz: Não possuem luz

própria.

Q

U

E

S

T

Ã

O

01

Meios Ópticos:

Princípios da Óptica Geométrica

• Princípio da propagação retilínea da luz:

Em meios transparentes e homogêneos a luz

se propaga em linha reta.

Por semelhança de triângulos é

possível concluir que:

H/x = h/y

Propagação retilínea da luz- Formação de Eclipses

Propagação retilínea da luz- Ciclovia virtual

Circula na internet um projeto de "ciclovia virtual" que utiliza lasers

para guiar o ciclista em trechos percorridos à noite. Desenvolvido

pelos designers Alex Tee e Evan Gant, o sistema fornece uma pista

virtual a laser no solo ao redor do ciclista --o que proporciona uma

fronteira reconhecível para o condutor, a fim de que ele evite sair

dela. "O sistema, denominado Light Lane, permite que o condutor

tenha a segurança em suas próprias mãos, e não deixe a cidade

encarregada disso", afirmam os designers.

- A bicicleta é uma das alternativas viáveis para redução da

dependência de combustíveis fósseis. Embora as pessoas estejam

usando-a cada vez mais, a segurança continua a ser um problema:

Em 2014 , em uma recente pesquisa realizada por uma ONG que

incentiva o uso de bikes, cerca de 52% dos entrevistados em

Salvador, Curitiba, Brasília, Rio de Janeiro, São Paulo, Belo Horizonte

e Porto Alegre já se feriram em acidentes. No Brasil não temos,

infelizmente, estatísticas oficiais que envolvam apenas acidentes com

bicicletas.

QUESTÃO 02 (IFSP/2013) Leia atentamente o texto a seguir:

A condição para que ocorra um Eclipse é que haja um alinhamento total ou parcial

entre Sol, Terra e Lua. A inclinação da órbita da Lua com relação ao equador da Terra

provoca o fenômeno da Lua nascer em pontos diferentes no horizonte a cada dia.

Se não houvesse essa inclinação, todos os meses teríamos um Eclipse da Lua (na Lua

Cheia) e um Eclipse do Sol (na Lua Nova).

Abaixo vemos a Lua representada, na figura, nas posições 1, 2, 3 e 4, correspondentes

a instantes diferentes de um eclipse.

As figuras a seguir mostram como um observador, da Terra, pode ver a Lua. Numa noite

de Lua Cheia, ele vê como na figura I.

Assinale a alternativa em que haja correta

correspondência entre a posição da Lua, a figura

observada e o tipo de eclipse.

Questão 03-(PUC RJ/2013)

A uma certa hora da manhã, a inclinação dos raios solares é tal que um

muro de 4,0 m de altura projeta, no chão horizontal, uma sombra de

comprimento 6,0 m.

Uma senhora de 1,6 m de altura, caminhando na direção do muro, é

totalmente coberta pela sombra quando se encontra a quantos metros do

muro?

a) 2,0

b) 2,4

c) 1,5

d) 3,6

e) 1,1

Questão 04 - (UFRJ)

No mundo artístico as antigas “câmaras escuras” voltaram à moda. Uma

câmara escura é uma caixa fechada de paredes opacas que possui um orifício

em uma de suas faces. Na face oposta à do orifício à do orifício fica preso um

filme fotográfico, onde se formam as imagens dos objetos localizados no

exterior da caixa, como mostra a figura.

Suponha que um objeto de 3 m de altura esteja a uma distância de 5 m do

orifício, e que a distância entre as faces seja de 6 cm. Calcule a altura h da

imagem.

Questão 05

Um homem tem 1,80m de altura. A relação entre os

tamanhos das imagens formadas numa câmara escura

através de um orifício, quando o indivíduo se encontra,

respectivamente, às distâncias de 48m e 72m será de:

a) 3,5

b) 3,0

c) 2,5

d) 2,0

e) 1,5

Princípios da Óptica Geométrica

• Princípio da independência dos raios de luz:

Quando dois (ou mais) raios luminosos se

cruzam, cada um se movimenta

independente do outro.

Princípios da Óptica Geométrica

• Princípio da reversibilidade dos raios de luz:

Quando a luz se desloca entre dois pontos, o

caminho percorrido é o

mesmo,independente do sentido.

Reflexão da Luz:

Reflexão regular x Reflexão difusa:

Leis da Reflexão:

1. O raio incidente, a reta normal e o raio

refletido são sempre coplanares.

2. O ângulo de incidência é sempre igual ao

ângulo de reflexão.

Questão 06 Fisicamente a luz é uma forma de energia radiante que se propaga por meio de ondas

eletromagnéticas. A luz é o agente físico responsável pela sensação visual. Quando a

luz incide em uma superfície pode ocorrer vários fenômenos: REFLEXÃO REGULAR,

REFLEXÃO DIFUSA, REFRAÇÃO OU ABSORÇÃO DOS RAIOS LUMINOSOS.

Um feixe de raios de luz paralelos entre si, incide sobre quatro superfícies como

mostram as figuras abaixo e grande parte destes raios sofrem os seguintes fenômenos

ópticos:

(Fig. 1) Na superfície S1, os raios da luz incidente

volta ao meio com raios que continuam paralelos.

(Fig. 2) Na superfície S2 os raios da luz incidentes

não são mais refletidos paralelos entre si.

(Fig. 3) Na superfície S3 os raios da luz incidentes

atravessam a superfície e ainda seguem paralelos.

(Fig. 4) Na superfície S4 os raios de luz

incidentes são absorvidos.

Com base nos fenômenos ocorridos pode–se concluir que as

superfícies são:

a) A superfície S1 é rugosa, S2 separa dois meios

transparentes S3 é metálica e muito bem polida, e S4 é um corpo de

superfície preta.

b) A superfície S1 é metálica e muito bem polida, S2 é um

corpo de superfície preta, S3 separa dois meios transparentes, e S4

é rugosa.

c) A superfície S1 é metálica e muito bem polida, S2 é rugosa,

S3 separa dois meios transparentes, e S4 é um corpo de superfície

preta.

d) A superfície S1 separa dois meios transparentes, S2 é

rugosa, S3 é metálica e muito bem polida, e S4 é um corpo de

superfície preta.

e) A superfície S1 é metálica e muito bem polida, S2 separa

dois meios transparentes, S3 é rugosa, e S4 é um corpo de

superfície preta.

E

A

B

N

N

N

N

A’

B’

IMAGEM VIRTUAL, DIRETA,

MESMO TAMANHO DO OBJETO,

SIMÉTRICA EM RELAÇÃO AO

ESPELHO.

Espelhos Planos:

Q

U

E

S

T

Ã

O

07

Q

U

E

S

T

Ã

O

08

Questão 09- (ITA SP)

Um raio de luz de uma lanterna acesa em A ilumina o ponto B,

ao ser refletido por um espelho horizontal sobre a semi-reta DE

da figura, estando todos os pontos num mesmo plano vertical.

Determine a distância entre a imagem virtual da lanterna A e o

ponto B.

Considere

.

OS LEITORES DE CD E DVD

Espelhos Esféricos:

Espelho Côncavo: • Quando a parte interna é a refletora.

Espelho Convexo: • Quando a parte externa é a refletora.

c F V

O

i

c F V

O

i

IMAGEM REAL, INVERTIDA, MENOR, SITUADA ENTRE F E C.

IMAGEM REAL, INVERTIDA, MESMO TAMANHO, SITUADA SOBRE C.

c F V

O

i

c F V

O

IMAGEM REAL, INVERTIDA, MAIOR, SITUADA APÓS C.

NÃO FORMA IMAGEM.

IMAGEM IMPRÓPRIA FORMADA NO INFINITO.

c F V

O

i

c F V

O

i

IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MAIOR.

IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MENOR, ENTRE V E F.

33

Equações de Gauss

x

C

x

F

Do

Ho

Di

Hi f

1 1 1

f Do Di = +

Hi

Ho

Di

Do =

Q

U

E

S

T

Ã

O

10

Refração da Luz:

VARIAÇÃO DA VELOCIDADE DA LUZ, AO

MUDAR DE MEIO, EM GERAL ALTERANDO A

SUA DIREÇÃO DE PROPAGAÇÃO.

VELOCIDADE DA LUZ (no vácuo):

smskmc /./. 8103000300 ==

ÍNDICE DE REFRAÇÃO DO MEIO (n):

Número que representa quantas vezes em um

meio, a velocidade da luz é menor que no vácuo

v

cn =

Onde v é a velocidade da luz no meio

considerado

001,=vácuon

Q

U

E

S

T

Ã

O

11

Leis da Refração:

1. O raio incidente, a reta normal e o raio

refratado são sempre coplanares.

2. Lei de Snell-Descartes:

V=225.000km/s V=200.000km/s V=125.000km/s

Dioptro Plano:

i

r

E

Q

U

E

S

T

Ã

O

12

Ângulo limite e Reflexão total:

Q

U

E

S

T

Ã

O

13

Posição aparente:

Q

U

E

S

T

Ã

O

14

Dispersão da luz branca:

No vácuo, todas as cores que formam a luz branca se

propagam com a mesma velocidade. Em outros meios

materiais, cada cor encontra uma dificuldade diferente para se

propagar, ou seja, cada cor se propaga com uma velocidade

diferente. Por isso, ao sofrer refação com desvio, há dispersão

da luz branca.

Arco-íris:

Vimos que a luz pode ser absorvida ou refletida por uma superfície. Sabemos que superfícies brancas tendem a ______________ o feixe de luz que as atingem.

Superfícies enegrecidas ____________ o feixe de luz que as atingem.

O LEITOR DO CÓDIGO DE BARRAS CONSEGUE “PERCEBER” QUE A LUZ EMITIDA POR ELE FOI REFLETIDA NAS BARRAS BRANCAS E ABSORVIDA NAS BARRAS PRETAS.

PODE-SE, PORTANTO, ASSOCIAR , POR EXEMPLO, O

ALGARISMO 0 DO CÓDIGO BINÁRIO À LUZ REFLETIDA E O

ALGARISMO 1 À AUSÊNCIA DA LUZ REFLETIDA .

•O computador acoplado ao leitor do código de barras tem o produto registrado com dados que incluem marca ,tamanho(quantidade) e preço! PRONTO !!! FICA REGISTRADO A SUA COMPRA. É SÓ PEGAR O CUPOM FISCAL E FAZER A PIOR PARTE (PARA VOCÊ) DA TRANSAÇÃO : O PAGAMENTO !

Lentes Esféricas

Comportamento das Lentes:

O – Centro óptico F – Foco A – Antiprincipal f – Distância focal

Elementos das lentes esféricas:

Raios Notáveis:

Raios Notáveis:

O

F F 2F 2F O

i

O

F F 2F 2F O

i

IMAGEM REAL, INVERTIDA, MENOR, SITUADA ENTRE F E 2F.

IMAGEM REAL, INVERTIDA, MESMO TAMANHO, SITUADA SOBRE 2F.

O

F F 2F 2F O

i

O

F F 2F 2F O

IMAGEM REAL, INVERTIDA, MAIOR, SITUADA APÓS 2F.

NÃO FORMA IMAGEM.

O

F F 2F 2F O i

F F 2F 2F O

O

i

IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MAIOR.

IMAGEM VIRTUAL, DIRETA, MENOR, ENTRE F E O.

Olho Humano:

• Objetos próximos = menor distância focal =

cristalino mais espesso (raio de curvatura

menor) = mais convergente

• Objetos afastados = maior distância focal =

cristalino mais delgado (raio de curvatura

maior) = menos convergente

Problemas de Visão:

Veja o mundo como um míope !

Veja o mundo como um astigmata!

Veja o mundo como um hipermetrope !

Veja o mundo quando você chegar aos 45!

Entendendo uma receita do oculista!