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Óptica geométrica

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Óptica geométrica

  • 11. Amarelo Verde Vermelho Azul Preto Rosa Laranja Marrom Cinza Roxo Branco Vermelho
  • 14. *A retina é composta Olho Humano de células sensíveis à Cones e luz. A função da Bastonete retina é de s transformar sinais luminoso em impulsos fóvea elétricos. *Cones e bastonetes que são células sensíveis a luz. Cada tipo de cone é sensível a uma determinada cor Ponto Cego •Existem pessoas que não conseguem distinguir cores. Podendo ver cores trocadas ou até em preto e branco. Jhon Dalton não enxergava o vermelho, por causa dele, esta deficiência ficou conhecida como daltonismo. Que é causado por defeitos na retina ou no nervo óptico, e é hereditário
  • 18. Como é visto o Calor ?
  • 20. Propagação da Luz - Refração • Raio  é o raio incidente • Raio  é o raio refletido • Raio  é o raio refratado no meio translúcido • Raio  é o raio internamente refletido • Raio  is o raio refratado quando sai do meio translúcido
  • 23. PAS UnB – 2010 item 122
  • 24. •Cada cor depende do Cores dos objetos comprimento de onda da luz correspondente àquela cor. O comprimento de onda da luz é a distância entre duas cristas suscessívas de onda. •As sete cores do espectro podem ser obtidas por meio da mistura de apenas três delas: Vermelho,Verde e Azul, que são denominadas cores primárias aditivas. •As substáncias responsáveis pela cor de um objeto são denominadas pigmentos.cada pigmento absorve e reflete algumas cores
  • 26. Refração • Um raio de luz muda a sua direção de propagação, ao passar de um meio para o outro, em um fenômeno chamado de refração da luz. Esta mudança de direção ocorre porque a luz tem velocidade diferente em cada meio. • A refração é a mudança de velocidade de propagação de uma onda ao cruzar a interface entre dois meios distintos, geralmente acompanhada de mudança da direção de propagação
  • 27. O índice de refração • A luz se propaga no vácuo com velocidade de 299.792.458 m/s. A velocidade da luz no vácuo (c) é a maior velocidade possível, segundo a Teoria da Relatividade de Enstein. Desta forma, podemos afirmar que, em qualquer meio material, a c n velocidade da luz é menor que (c). O índice de refração (n) de uma substância é definido como a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio. v
  • 28. • Na água, a luz se propaga com uma velocidade de v= 225.407.863,15 m/s, e assim o índice de refração vale nágua= 299.792.458 = 1,33 225.407.863,15 Quanto maior o índice de refração de uma substância, menor a velocidade da luz naquele meio.
  • 29. MATERIAL ÍNDICE DE REFRAÇÃO Ar 1 Água 1,33 Acrílico 1,49 Vidro 1,6 a 1,9 Diamante 2,4
  • 30. • 1º Vestibular 2011 – item 46 (refração) • PAS 2010 – item 118 (índice de refração)
  • 31. Lei de Snell • Ao encontrar uma interface entre dois meios, uma onda pode dividir-se em duas. Uma vai ser a onda refletida e a outra, que penetra no segundo meio, é a onda refratada. A onda refratada sofre mudança na sua velocidade de normalmente acompanhada por uma variação de direção de propagação da luz nos dois meios. Esta relação é conhecida como Lei de Snell, é escrita da seguinte forma: n sen  n sen 1 1 2 2
  • 32. Exemplo • UFRJ - Um raio luminoso que se propaga no ar (nar = 1) incide obliquamente sobre um meio transparente de índice de refração n, fazendo um ângulo de 60° com a normal. Nessa situação, verifica-se que o raio refletido é perpendicular ao raio refratado, como ilustra a figura. Calcule o índice de refração n do meio.
  • 33. Caso Particular • Um caso especial da refração verifica-se quando o ângulo de incidência é zero, ou seja, o raio incide perpendicularmente na interface. Nesse caso, o ângulo de refração também será zero, e o raio não muda a direção de propagação.
  • 34. Reflexão interna total • Observando a lei de Snell para o caso em que a onda passe de um meio com um índice de refração para outro, com índice de refração menor, vemos que existe um valor do ângulo de incidência acima do qual não é possível encontrar nenhum do ângulo de refração que satisfaça a lei de Snell. Este é o caso, por exemplo, de um feixe de luz passando da água (nágua=1,33) para o ar (nar=1,0).
  • 35. Ângulo limite (θlimite) • Denominamos de ângulo limite, ou ângulo crítico de incidência, o ângulo de incidência para o qual o feixe refratado faz um ângulo de 90º com a normal. • Podemos calcular o valor do ângulo crítico usando a Lei de Snell, com n1>n2 e θ2=90º n1sen θc=n2sen90º. Sen θc= n2 n1
  • 39. O céu é azul?
  • 40. A atmosfera é composta de muitas partículas: gotas de água, fumaça e gases, todas elas afastam os raios solares que entram na atmosfera do seu caminho direto; desviam-na para os nossos olhos, fazem-na visível.
  • 41. ibra Óptica A fibra tem um núcleo de sílica e uma interface de sílica misturada com outro material de menor índice de refração. Por causa da diferença de índice de refração entre o núcleo e a interface, um feixe de luz fica confinado no interior da fibra e viaja por ela como a água em um cano. O ângulo com que o feixe incide sobre a interface é sempre maior que o ângulo crítico, fazendo com que a luz se reflita totalmente e fique presa na fibra. Uma fibra é incomparavelmente mais eficiente para transporte de sinais de comunicação que um fio de cobre. Diferentemente de um fio de cobre, a fibra não sofre interferências de campos elétricos e magnéticos. Além disso, usando freqüências ligeiramente diferentes, é possível transmitir um número imenso de sinais por uma única fibra, sem perigo de aparecer linha cruzada.
  • 44. Reflexões internas no Diamante Está lembrado do ângulo crítico? Quanto maior o índice de refração de um material transparente, menor o ângulo crítico. Depois que um feixe de luz entra em um material de grande índice de refração, só sai se incidir, internamente, com um ângulo menor que o ângulo crítico. O diamante tem um índice de refração n = 2,40. Com esse valor do índice de refração, o ângulo crítico do diamante (em relação ao ar) é pouco maior que 24º. Uma vez dentro do diamante, a luz só sai se incidir na superfície interna com um ângulo menor que esse. De 24º até 90º a luz se reflete de volta.
  • 45. • PAS UnB 2010 – item 120
  • 46. PAS / UnB - 2004
  • 48. Levando-se em conta o índice de refração e a velocidade de propagação no vidro, podemos afirmar que: Obs.: Vve = velocidade da luz vermelha Vam = velocidade da luz amarela Vaz = velocidade da luz azul a) Vve < Vam < Vaz b) Vve > Vam > Vaz c) Vve > Vam < Vaz d) Vve = Vam = Vaz e) Vve < Vam > Vaz
  • 49. UNICAMP 2012 - Nos últimos anos, o Brasil vem implantando em diversas cidades o sinal de televisão digital. O sinal de televisão é transmitido através de antenas e cabos, por ondas eletromagnéticas cuja velocidade no ar é aproximadamente igual à da luz no vácuo.
  • 50. b) Cabos coaxiais são constituídos por dois condutores separados por um isolante de índice de refração n e constante dielétrica K , relacionados por K = n2 . A velocidade de uma onda eletromagnética no interior do cabo é dada por v = c / n Qual é o comprimento de onda de uma onda de frequência f = 400MHz que se propaga num cabo cujo isolante é o polietileno (K = 2, 25) ?
  • 51. • REVISÃO GERAL • CONTEÚDOS ESTUDADOS ATÉ AQUI
  • 56. • Calcule o índice de refração da glicerina, sendo dados sen 1 = 0,50 e sen 2 = 0,34. • Qual o valor da velocidade de propagação da luz na glicerina? Considere a velocidade da luz no ar, igual a no vácuo.
  • 57. • (UnB) Um prisma reto de vidro cuja base é um triângulo retângulo isóceles foi totalmente mergulhado em água. Calcule o menor índice de refração que tal prisma deverá ter, para que reflita por completo um raio que incida normalmente em uma das faces menores. Considere que o índice de refração da água seja igual a 0,95 x , multiplique por 10 o valor calculado, desconsiderando, depois, a parte fracionária de seu resultado, caso exista.
  • 58. (2ºVestibular UnB - 2010) A figura I ilustra uma imagem da nebulosa planetária NGC7662. Ao contrário do que essa imagem sugere, as nebulosas planetárias não são tão etéreas e tranquilas; na realidade, são enormes e tempestuosas. Adornando toda a Via Láctea como enfeites de árvore de Natal, as nebulosas planetárias são os restos coloridos de estrelas de baixa massa – aquelas com tamanho inferior a oito vezes a massa solar. As estrelas, ao morrerem, perdem suas camadas externas, que se transformam em uma espécie de vento, cuja velocidade atinge até 1.000 km/s.
  • 59. As estrelas, gradualmente, vão-se desfazendo até chegarem às camadas mais quentes e profundas, quando emitem luz ultravioleta capaz de ionizar o vento e torná-lo fluorescente. No fenômeno da fluorescência, um átomo absorve energia e a reemite na forma de radiação eletromagnética, composta de uma coleção de comprimentos de onda característicos, sendo parte deles compreendida na região do visível, conforme ilustra a figura II, que exemplifica o caso do átomo de hidrogênio. No estudo desse fenômeno, para se identificar a presença de cada elemento químico nas estrelas e nebulosas, usam-se cores, que podem ser determinadas por meio de um espectroscópio, cujo esquema básico é mostrado na figura III. A partir dessas informações, julgue os itens (certo ou errado), sabendo que a relação entre a energia E de um fóton e o seu comprimento de onda λ é dada por E = , em que h = 6,62 · 10–34 J·s é a constante de Planck e c = 3 · 108 m/s, a velocidade da luz no vácuo.
  • 60. 1) Ao se usar o espectroscópio ilustrado na figura III para analisar a luz visível emitida pelo átomo de hidrogênio, obtêm-se três imagens da fenda sobre o filme ou detector, uma para cada cor, como mostra a figura II. 2) No prisma ilustrado na figura III, a velocidade de propagação da luz vermelha é menor que a velocidade de propagação da luz violeta. 3) Considerando-se como poder de resolução de um equipamento a capacidade em distinguir duas cores próximas, é correto inferir que o poder de resolução do espectroscópio representado na figura III independe da distância focal da lente que focaliza o feixe sobre o filme. 4) Se o espectro da figura II tivesse sido obtido a partir da luz emitida por uma estrela que se afasta velozmente da Terra, então todas as linhas espectrais ficariam deslocadas à direita das linhas da figura II.
  • 61. UnB – 2010) A técnica empregada no espectroscópio que permite distinguir os elementos químicos presentes em uma estrela tem por princípio fundamental as diferenças de : a) frequências das radiações emitidas pelos vários elementos químicos existentes na estrela. b) velocidades de propagação das cores da radiação no trajeto da estrela à Terra. c) polarização da luz emitida por cada um dos elementos químicos que compõem a estrela. d) intensidade da radiação emitida por cada um dos elementos químicos que compõem a estrela.
  • 63. As figuras acima representam parte do Vestibular - UnB 2008 sistema de lentes do olho de um inseto, com seus componentes biológicos, sendo a retínula o elemento receptor de luz, cujo centro é ocupado por um cilindro translúcido, chamado rabdoma. Ao redor do rabdoma estão localizadas células fotorreceptoras. Sabe-se que os raios de curvatura das lentes dos olhos dos insetos são fixos. Portanto, esses animais não têm a capacidade de variar a distância focal do olho por meio da variação da curvatura de suas lentes, uma Ítens 60 e 61 propriedade conhecida como poder de acomodação, presente no olho humano. Considerando essas informações, julgue os itens seguintes.
  • 64. 60) Considere que os raios luminosos que chegam ao rabdoma sofram reflexões internas totais nas suas paredes, até chegarem à fibra do nervo óptico, como ilustrado na figura. Nesse caso, para que essas reflexões totais ocorram, a região que envolve o rabdoma deve possuir índice de refração menor que o índice de refração do próprio rabdoma. 61) Diferentemente dos mamíferos, que percebem a luz por meio de olhos simples, os insetos o fazem por meio de olhos compostos.
  • 65. • Um raio de luz, que incide em uma interface ar- acrílico como mostra a figura1 a seguir. A partir de seus conhecimentos de física determine a) o índice de refração do acrílico e o ângulo limite para este material. b) A velocidade da luz No acrílico. figura 1, foto by: Pedro, 2ºD. Colégio Marista Champagnat.
  • 69. • Um feixe de luz entra no interior de uma caixa retan-gular de altura L, espelhada internamente, através de uma abertura A. O feixe, após sofrer 5 reflexões, sai da caixa por um orifício B depois de decorrido 10–8 segundo. Os ângulos formados pela direção do feixe e o seg-mento AB estão indicados na figura.