Óptica geométrica 3º ano 2014

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Material para as aulas de 01 a 04

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Óptica geométrica 3º ano 2014

  1. 1. NOÇÕES BÁSICAS DE ÓPTICA GEOMÉTRICA LUZ Luz é energia que se propaga através de ondas eletromagnéticas, cujas freqüências sensibilizam nossos olhos. VELOCIDADE DA LUZ Todas as ondas eletromagnéticas possuem a mesma velocidade quando estão se propagando no vácuo. Essa velocidade, que representaremos pela letra c, corresponde à máxima velocidade admitida pela natureza. C = 300 000 km/s  c = 3x105 km/s emitidos a partir da superfície do planeta. Os sinais viajam pelo espaço com a velocidade da luz no vácuo. Calcule o tempo em horas, para que o sinal atinja a Terra. Dados: c = velocidade da luz no vácuo = 3 • 108 m/s d = distância de Saturno à Terra = 1,5 • 109 km RAIO DE LUZ Raio de luz é uma linha orientada que representa a direção e o sentido da propagação da luz. ou C = 300 000 000 m/s  c = 3x108 m/s Nos meios materiais (sólidos, líquidos e gasosos) a velocidade V das ondas eletromagnéticas é sempre menor do que C (V < C) e terá valores diferentes para as diferentes freqüências. A luz emitida pelo Sol – estrela mais próxima da Terra – chega até nós em 8 minutos e 20 segundos, percorrendo 150 milhões de quilômetros. ANO LUZ É uma unidade de medida de distância. Ela é uma unidade conveniente quando se trata de distâncias astronômicas. Um ano-luz é a distância percorrida pela luz durante um ano, no vácuo. FEIXE DE LUZ É o conjunto de raios de luz. Podem ser de três tipos: a) cilíndrico ou paralelo 1 ANO-LUZ  9,46x1015 m Depois do Sol, a estrela mais próxima da Terra é a estrela alfa da constelação de Centauro que se encontra a 4,3 anos-luz da Terra, isto é, a luz emitida pela estrela alfa demora 4,3 anos para chegar à Terra. Ex: 01. Um astronauta envia sinais correspondem a fotos do planeta Saturno, Física : 3º ano que b) cônico divergente c) cônico convergente Óptica Geométrica Prof. Jaelson Moraes
  2. 2. FONTE DE LUZ PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA Para enxergarmos um objeto qualquer é necessário que a luz proveniente dele atinja nosso olhos. Esse objeto é uma fonte de luz. As fontes de luz podem ser: a) Primária: é aquela que produz a luz que emite. a) Princípio da propagação retilínea da luz: nos meios transparentes e homogêneos, a luz propaga-se em linha reta. Ex: As estrelas, o Sol, um ferro incandescente, uma vela acesa, uma lâmpada ligada. b) Secundária: é aquela que não produz a luz que emite mas apenas a retransmite. A Lua é um exemplo de fonte secundária pois ela apenas reflete a luz solar. EX2. (Fuvest-SP) Admita que o sol subitamente “morresse”, ou seja, sua luz deixasse de ser emitida. Vinte e quatro horas após esse evento, um eventual sobrevivente, olhando para o céu sem nuvens, veria: b) Princípios da independência dos raios de luz: as trajetórias dos raios de luz são independentes entre si. Assim, se dois raios de luz, A e B, se interceptam, eles prosseguirão em suas próprias trajetórias. a) a Lua e as estrelas. b) somente a Lua. c) somente as estrelas. d) uma completa escuridão. e) somente os planetas do sistema solar. MEIOS DE PROPAGAÇÃO Quanto à propagação da luz os meios são classificados em: a) Transparente: é o meio que permite, através de si, a visualização nítida dos objetos, pois nele a luz se propaga em trajetórias definidas e praticamente sem perda de intensidade. Exemplos: vácuo, ar, vidro comum, água em fina camada etc. b) Translúcido: é o meio que permite a visualização dos objetos, mas não nitidamente. Nesse meio as trajetórias da luz não são definidas, assumindo formas imprevisíveis, ocorrendo também considerável perda de intensidade luminosa. Exemplos. Vidro fosco, papel, neblina etc. c) Princípios da reversibilidade dos raios de luz: a trajetória de um raio de luz independe de seu sentido. APLICAÇÕES DOS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA a) Sombra A figura a seguir representa uma fonte puntiforme de luz, um objeto opaco e um anteparo. c) Opaco: É o meio que não permite a propagação da luz. Exemplos: madeira, metal, tijolo, papelão grosso etc. Física : 3º ano Óptica Geométrica Prof. Jaelson Moraes
  3. 3. Dizemos que uma fonte de luz é puntiforme quando o seu tamanho é desprezível em relação às outras dimensões envolvidas, tais como o tamanho do corpo opaco e a distância percorrida pela luz. b) Sombra e penumbra FENÔMENOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA a) Reflexão regular Fenômeno que consiste da luz voltar a se propagar no mesmo meio de origem, após incidir em uma superfície perfeitamente lisa. Agora, ao invés da fonte puntiforme de luz, consideramos uma fonte extensa (vários pontos puntiformes) de luz L, representada na figura seguinte. b) Reflexão Difusa Fenômeno que consiste da luz voltar a se propagar no mesmo meio de origem, após incidir em uma superfície rugosa. Uma fonte de luz é extensa quando o seu tamanho não é desprezível em relação às outras dimensões envolvidas. c) Eclipses c) Refração Regular Fenômeno que consiste da luz passar de um meio para outro diferente através de uma superfície regular. Eclipse do Sol d) Refração Difusa Fenômeno que consiste da luz passar de um meio para outro diferente através de uma superfície regular. Eclipse da Lua A visualização dos objetos só é possível, graças a difusão da luz. Física : 3º ano Óptica Geométrica Prof. Jaelson Moraes
  4. 4. e) Absorção Fenômeno que consiste da luz ao incidir em uma superfície ser absorvida por esta. O corpo negro é ausência de cor, ou seja, ele absorve todas as cores, não refletindo nenhuma. Se um corpo é azul quando iluminado pela luz solar, apresenta-se negro quando iluminado por qualquer luz monocromática que seja diferente de sua cor (azul). REFLEXÃO E REFRAÇÃO SELETIVAS a) Luz Monocromática É aquela constituída por ondas eletromagnéticas de uma única freqüência, ou seja, de uma única cor. Ex: azul, vermelho, amarelo, etc. Ex-03. Por que um corpo opaco tem cor vermelha ao ser iluminado pela luz solar? Se esse corpo estiver num recinto iluminado somente por luz azul, com que aparência será observado? Exercícios Noções Básicas de Óptica Geométrica 1) Um edifício iluminado pelos raios solares projeta uma sombra de comprimento L=72 m. Simultaneamente, uma vara vertical de 2,5 metros de altura, colocada ao lado do edifício, projeta uma sombra de comprimento L = 3 m. Qual é a altura do edifício? b) Luz Policromática É aquela constituída por ondas eletromagnéticas de mais de uma freqüência, ou seja, mais de uma cor. Ex: branca. A luz branca é constituída por sete cores. A cor de um objeto é devido a sua freqüência. se um corpo possui a cor verde quando iluminado pela luz solar, é porque ele reflete de modo difuso apenas a cor verde e absorve as demais cores. 2) Uma lata de lixo tem uma sombra de 3 m quando um poste de 10 m de altura, no mesmo tempo, tem sua sombra medida em 60 m. Qual a altura da lata de lixo? c) A Cor de um Corpo Se o corpo possui a cor branca, é porque ele reflete todas as cores. Física : 3º ano Óptica Geométrica Prof. Jaelson Moraes
  5. 5. 3) Um garoto consegue ver sua imagem perfeitamente na superfície calma de um lago. Podemos dizer: a) b) c) d) e) que a luz está sendo refletida difusamente. que a luz está sendo refletida legalmente. que a luz está sendo refletida regularmente. que a luz está sendo somente refratada. que a luz está sendo refratada regularmente. b) Ele usar óculos? 8) Um objeto inteiro está com a sua metade dentro d’água é visto quebrado. Isto é devido ao fenômeno da _______________. 9) Você consegue ver sua imagem em uma superfície calma de um lago. Isto é devido a luz ter sofrido uma. 4) Uma menina está olhando um menino através de um objeto, porém a imagem do garoto não é vista nitidamente, podemos afirmar: a) refração. c) absorção. a) b) c) d) e) 10) Um garoto consegue identificar o valor de uma moeda que está dentro de uma piscina com suas águas paradas. Um amigo seu começa a bater na superfície da água e o garoto vê a moeda, porém deixa de perceber o seu valor. Isto é devido: que o objeto é um meio opaco. que o objeto é um meio transparente. que o objeto é um meio translúcido. que o objeto é um meio refletor. que o menino é muito feio. 5) Cinco flores vermelhas são colocadas em um vaso verde que está sobre uma mesa amarela com uma pequena toalha branca. Os objetos não são vistos devido estarem em uma sala escura (ausência de luz). Qual a cor de cada objeto quando coloca-se: a) Uma luz branca b) Uma luz amarela c) Uma luz vermelha d) Uma luz verde e) Uma luz azul 6) Coloque V (verdadeiro) ou F (Falso). ( ) Um corpo luminoso é sempre uma fonte de luz. ( ) Um corpo iluminado é uma fonte artificial. ( ) O vaga-lume é sempre um corpo luminoso. ( ) Toda fonte artificial é um corpo luminoso. ( ) Toda fonte natural é um corpo iluminado. ( ) Todo corpo luminoso é uma fonte de luz natural. 7) Um garoto dentro de um ônibus com todas as janelas fechadas, observa um cachorro. Quantas refrações a luz sofre desde o cachorro até os olhos do garoto se: (Obs: considere a espessura dos vidros). a) b) c) d) e) b) refração regular. d) reflexão regular. A água tornar-se um meio opaco. A água tornar-se um meio transparente. A água tornar-se um meio translúcido. A água tornar-se um meio sujo. A água tornar-se um meio quente. 11) Você quando vê um objeto é porque ele: a) reflete a luz regularmente. b) reflete a luz difusamente. c) refrata a luz. d) absorve a luz. 12) Quando usamos uma calculadora que funciona somente com a luz forte, estamos provando que a luz é ________, mas também podemos completar dizendo que a luz é uma _______________. A melhor alternativa que completa o texto, respectivamente, é: a) b) c) d) e) uma pilha; onda de rádio. onda eletromagnética.; energia fonte de energia; onda eletromagnética. energia; onda eletromagnética. cega; deficiente visual. a) Ele não usar óculos? Física : 3º ano Óptica Geométrica Prof. Jaelson Moraes

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