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ÓPTICA GEOMÉTRICA

É a parte da Física que estuda os
fenômenos relacionados com a luz e
sua interação com meios materiais
quando as dimensões destes meios
é muito maior que o comprimento
de onda da luz.
LUZ

   Forma de energia radiante que se propaga
    por meio de ondas eletromagnéticas. A
    velocidade da luz no vácuo é de cerca de
    300.000 km/s.
FONTES DE LUZ
   As fontes de luz ou luminosas podem ser de 2
    tipos:

       Primárias  São aquelas que produzem a
        própria luz que emitem.
   Secundárias  São aquelas que emitem a luz
    refletida de outras fontes.
RAIOS DE LUZ
   São segmentos de reta orientados que
    representam o sentido de propagação da luz e
    auxiliam na construção de imagens em diversos
    sistemas ópticos.
FEIXE DE LUZ
   É um conjunto de raios de luz. Pode ser de 3
    tipos:
      Convergentes
   Divergentes
   Paralelos
INTERAÇÃO DA LUZ COM MEIOS
            MATERIAIS


   Podemos classificar os meios materiais de
    acordo com a forma com que a luz se
    propaga (ou não) nos mesmos.
   Meios Transparentes  Permitem que a luz se
    propague neles também que as imagens ou objetos
    possam ser vistos nitidamente.
   Meios Translúcidos Permitem que a luz se propague
    neles mas as imagens não podem ser vistos com
    nitidez.
   Meios Opacos Não permitem a propagação da luz.
FENÔMENOS ÓPTICOS

   Quando um feixe de luz atinge uma
    superfície de separação entre 2 meios
    pode ocorrer uma série de fenômenos. Na
    óptica geométrica os 3 principais são:
   Reflexão  É o fenômeno no qual o feixe de luz
    atinge a superfície de separação entre 2 meios e
    retorna ao meio onde já se encontrava propagando.
    Pode ser de 2 tipos:

   Regular: Normalmente ocorre em superfícies lisas
    e polidas.
   Difusa: Ocorre em superfícies rugosas




   OBS: A quase totalidade dos objetos que
    enxergamos em nosso dia-a-dia refletem a luz de
    forma difusa.
   Refração  É o fenômeno no qual um feixe de luz se
    propagando em um meio atinge uma superfície de
    separação e passa a se propagar em outro meio.
    Também pode se dar de forma regular ou difusa.
   Absorção  Neste fenômeno parte da energia do
    feixe de luz é absorvida pela superfície de separação
    entre 2 meios.
A DISPERSÃO DA LUZ

   Um feixe de luz pode ser monocromático
    (quando possui apenas uma cor associada
    a ele – ou um comprimento de onda
    específico para aquela cor) ou
    policromático (quando possui várias cores
    – ou comprimentos de onda – em sua
    composição).
   A luz do sol, por exemplo, é policromática e possui
    uma infinidade de cores em sua composição, as
    quais podem ser divididas em 7 cores principais.
   As cores de todos os objetos que podemos
    visualizar são o resultado da reflexão de uma parte
    da luz policromática que neles incide.
PRINCÍPIOS DA ÓPTICA
                GEOMÉTRICA
   Princípio da Propagação Retilínea da Luz.
       Nos meios homogêneos, isotrópicos e transparentes, a
        luz se propaga em linha reta.
   Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos.
       A forma da trajetória de um raio de luz não depende do
        sentido de sua propagação.
   Princípio da Independência dos Raios Luminosos.
       Quando 2 ou mais feixes luminosos se interceptam em
        sua trajetória eles não modificam suas características
        após a interferência.
CONSEQUÊNCIAS DOS PRINCÍPIOS
   DA ÓPTICA GEOMÉTRICA
   Sombra e Penumbra.
        Fontes puntiformes ou pontuais podem
         produzir apenas sombra.
   Fontes extensas produzem sombra e
    penumbra.
   Eclipses
   Eclipses
   Formação de Imagens no Interior de Câmaras
    Escuras.
Relação Geométrica
   Determinação da Altura de Objetos por
    Semelhança de Triângulos.
Solução
TEORIA DE FORMAÇÃO DE
              IMAGENS
   Classificações de pontos objeto e pontos imagem.
ESPELHOS PLANOS
   Nos espelhos planos as imagens se formam por
    reflexão regular. Vamos estudar agora como as
    imagens se formam e algumas de suas
    propriedades.
   Vamos adotar a seguinte nomenclatura:
    I  Raio incidente no espelho;
    N  Reta normal à superfície do espelho no ponto
    onde o raio de luz o atinge;
    R  Raio refletido associado ao raio incidente.
   As Leis da Reflexão Regular:

       1a – O raio incidente, a normal e o raio refletido são
        co-planares.
   2a – O ângulo formado entre o raio incidente e a normal
    (i) é igual ao ângulo formado entre o raio refletido e a
    normal (r).
http://omnis.if.ufrj.br/~marta/aplicativos/leisdareflexao.swf
CONSTRUÇÃO DAS IMAGENS

   Para que um observador consiga ver a
    imagem refletida pelo espelho é preciso
    que raios provenientes do objeto sejam
    refletidos pelo espelho e alcancem seu
    olho. Isto pode acontecer para diferentes
    posições do observador.
   A imagem pode ser localizada, conforme vimos, aplicando as
    leis da reflexão. Precisamos de apenas 2 raios luminosos para
    obtê-la.
CAMPO VISUAL DE UM ESPELHO PLANO
Podemos determinar o campo visual de um espelho plano
(a região do espaço que pode ser vista por reflexão)
usando um procedimento simples.
http://omnis.if.ufrj.br/~marta/aplicativos/espelhoplano.swf
•   Exercício
•   Exercício
• TRANSLAÇÃO DE UM ESPELHO PLANO

Quando um espelho plano se desloca uma distância d do observador
sua imagem desloca-se uma distância D = 2d. Vejamos.
• ROTAÇÃO DE UM ESPELHO PLANO

Quando um espelho plano gira de um ângulo α , qualquer raio
incidindo sobre o mesmo sofre uma rotação de um ângulo β = 2 α.
•   ASSOCIAÇÃO DE ESPELHOS PLANOS
Quando dois espelhos planos são associados formando
um ângulo α entre eles haverá a formação de n imagens,
onde n obedece à seguinte relação:
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Princípios da Óptica Geométrica

  • 1. ÓPTICA GEOMÉTRICA É a parte da Física que estuda os fenômenos relacionados com a luz e sua interação com meios materiais quando as dimensões destes meios é muito maior que o comprimento de onda da luz.
  • 2. LUZ  Forma de energia radiante que se propaga por meio de ondas eletromagnéticas. A velocidade da luz no vácuo é de cerca de 300.000 km/s.
  • 3. FONTES DE LUZ  As fontes de luz ou luminosas podem ser de 2 tipos:  Primárias  São aquelas que produzem a própria luz que emitem.
  • 4. Secundárias  São aquelas que emitem a luz refletida de outras fontes.
  • 5. RAIOS DE LUZ  São segmentos de reta orientados que representam o sentido de propagação da luz e auxiliam na construção de imagens em diversos sistemas ópticos.
  • 6. FEIXE DE LUZ  É um conjunto de raios de luz. Pode ser de 3 tipos:  Convergentes
  • 7. Divergentes
  • 8. Paralelos
  • 9. INTERAÇÃO DA LUZ COM MEIOS MATERIAIS  Podemos classificar os meios materiais de acordo com a forma com que a luz se propaga (ou não) nos mesmos.
  • 10. Meios Transparentes  Permitem que a luz se propague neles também que as imagens ou objetos possam ser vistos nitidamente.
  • 11. Meios Translúcidos Permitem que a luz se propague neles mas as imagens não podem ser vistos com nitidez.
  • 12. Meios Opacos Não permitem a propagação da luz.
  • 13. FENÔMENOS ÓPTICOS  Quando um feixe de luz atinge uma superfície de separação entre 2 meios pode ocorrer uma série de fenômenos. Na óptica geométrica os 3 principais são:
  • 14. Reflexão  É o fenômeno no qual o feixe de luz atinge a superfície de separação entre 2 meios e retorna ao meio onde já se encontrava propagando. Pode ser de 2 tipos:  Regular: Normalmente ocorre em superfícies lisas e polidas.
  • 15. Difusa: Ocorre em superfícies rugosas  OBS: A quase totalidade dos objetos que enxergamos em nosso dia-a-dia refletem a luz de forma difusa.
  • 16. Refração  É o fenômeno no qual um feixe de luz se propagando em um meio atinge uma superfície de separação e passa a se propagar em outro meio. Também pode se dar de forma regular ou difusa.
  • 17. Absorção  Neste fenômeno parte da energia do feixe de luz é absorvida pela superfície de separação entre 2 meios.
  • 18. A DISPERSÃO DA LUZ  Um feixe de luz pode ser monocromático (quando possui apenas uma cor associada a ele – ou um comprimento de onda específico para aquela cor) ou policromático (quando possui várias cores – ou comprimentos de onda – em sua composição).
  • 19. A luz do sol, por exemplo, é policromática e possui uma infinidade de cores em sua composição, as quais podem ser divididas em 7 cores principais.
  • 20. As cores de todos os objetos que podemos visualizar são o resultado da reflexão de uma parte da luz policromática que neles incide.
  • 21. PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA  Princípio da Propagação Retilínea da Luz.  Nos meios homogêneos, isotrópicos e transparentes, a luz se propaga em linha reta.
  • 22. Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos.  A forma da trajetória de um raio de luz não depende do sentido de sua propagação.
  • 23. Princípio da Independência dos Raios Luminosos.  Quando 2 ou mais feixes luminosos se interceptam em sua trajetória eles não modificam suas características após a interferência.
  • 24. CONSEQUÊNCIAS DOS PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA  Sombra e Penumbra.  Fontes puntiformes ou pontuais podem produzir apenas sombra.
  • 25. Fontes extensas produzem sombra e penumbra.
  • 26. Eclipses
  • 27. Eclipses
  • 28. Formação de Imagens no Interior de Câmaras Escuras.
  • 30. Determinação da Altura de Objetos por Semelhança de Triângulos.
  • 32. TEORIA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS  Classificações de pontos objeto e pontos imagem.
  • 33.
  • 34.
  • 35. ESPELHOS PLANOS  Nos espelhos planos as imagens se formam por reflexão regular. Vamos estudar agora como as imagens se formam e algumas de suas propriedades.
  • 36. Vamos adotar a seguinte nomenclatura: I  Raio incidente no espelho; N  Reta normal à superfície do espelho no ponto onde o raio de luz o atinge; R  Raio refletido associado ao raio incidente.
  • 37. As Leis da Reflexão Regular:  1a – O raio incidente, a normal e o raio refletido são co-planares.
  • 38. 2a – O ângulo formado entre o raio incidente e a normal (i) é igual ao ângulo formado entre o raio refletido e a normal (r).
  • 40. CONSTRUÇÃO DAS IMAGENS  Para que um observador consiga ver a imagem refletida pelo espelho é preciso que raios provenientes do objeto sejam refletidos pelo espelho e alcancem seu olho. Isto pode acontecer para diferentes posições do observador.
  • 41.
  • 42. A imagem pode ser localizada, conforme vimos, aplicando as leis da reflexão. Precisamos de apenas 2 raios luminosos para obtê-la.
  • 43. CAMPO VISUAL DE UM ESPELHO PLANO Podemos determinar o campo visual de um espelho plano (a região do espaço que pode ser vista por reflexão) usando um procedimento simples.
  • 44.
  • 46. Exercício
  • 47.
  • 48. Exercício
  • 49.
  • 50. • TRANSLAÇÃO DE UM ESPELHO PLANO Quando um espelho plano se desloca uma distância d do observador sua imagem desloca-se uma distância D = 2d. Vejamos.
  • 51. • ROTAÇÃO DE UM ESPELHO PLANO Quando um espelho plano gira de um ângulo α , qualquer raio incidindo sobre o mesmo sofre uma rotação de um ângulo β = 2 α.
  • 52. ASSOCIAÇÃO DE ESPELHOS PLANOS Quando dois espelhos planos são associados formando um ângulo α entre eles haverá a formação de n imagens, onde n obedece à seguinte relação:
  • 53. Exemplo
  • 54. FIM