Óptica
A nossa visão é um exemplo da parte da Física que estuda as características da luz. Por este motivo, nesta página são apresentados os conceitos introdutórios de óptica.
Luz
A luz se caracteriza por ser uma forma de energia que se propaga em meios materiais e também no vácuo. A luz sai do Sol e demora 8 minutos e 20 segundos para chegar até nós. Este trajeto de 150 milhões de quilômetros é percorrido pela chamada velocidade da luz que é de 300 mil quilômetros por segundo.
O Sol é uma fonte de luz
Importante para nossas vidas.
O homem dominou a luz
O que seria de nós sem a luz?
Raios de luz
Os raios de luz podem ser paralelos, convergentes ou divergentes.
Corpos luminosos
Produzem luz própria, são fontes de luz primária. Exemplos: o Sol, uma lâmpada elétrica, um lampião.
Corpos iluminados
Refletem a luz de uma fonte primária, exemplos: a Lua, uma parede de uma sala que recebe luz de uma lâmpada.
Meios de propagação da luz
Meio transparente, translúcido e opaco.
Princípios da óptica geométrica
Princípio da propagação retilínea da luz
Princípio da independência dos raios de luz
Princípio da reversibilidade da luz
Fenômenos ópticos
Reflexão
É o retorno da energia luminosa para o meio de onde veio, após atingir a superfície que separada dois meios materiais. Este fenômeno obedece às chamadas leis da reflexão:
1ª lei
O raio incidente (RI), o raio refletido (RR) e a reta normal (N), no ponto de incidência, estão em um mesmo plano.
2ª lei
Na reflexão da luz, o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão sempre tem o mesmo valor.
Reflexão especular/regular
A luz incide em uma superfície polida como espelhos e é refletida de forma regular, não espalhada, voltando ao meio de origem de modo ordenado.
Reflexão difusa
A luz incide em uma superfície irregular e é refletida de forma espalhada.
Experimento
Observe no experimento a aplicação das duas leis da reflexão.
Refração
É um fenômeno que ocorre na mudança no meio de propagação da luz, na qual a velocidade de propagação muda. É a passagem da luz de um meio para o outro com propriedades distintas. A capacidade de um meio permitir ou não a passagem da luz é medida pelo índice de refração. Quanto maior o índice de refração, menor a velocidade da luz no meio.
Fenômenos relacionados com a refração da luz
Objeto "quebrado"
Altura ou profundidade aparente
Dispersão da luz
Miragem
Dispersão
Neste fenômeno a luz policromática, ao se refratar, decompõe-se nas cores componentes. Esse fenômeno ocorre devido ao índice de refração depender da cor da luz incidente.
Isaac Newton, em 1666, observou que existem várias cores que compõe a luz branca. Também mostrou que era possível recompor a luz policromática original. Para decompor a luz foi usado um prisma e para recompor Newton usou dois prismas.
Dispersão da luz
Neste vídeo são explicados mais detalhes sobre a dispersão da luz, veja o vídeo e aprenda mais.
Absorção
Neste fenômeno existe a transformação da energia luminosa em outros tipos de energia, como a energia química, elétrica ou térmica. É a perda de intensidade de uma onda eletromagnética visível que passa através de um meio material. Nesta perda a energia é absorvida pelos átomos e convertida em outras tipos de energia. A fotossíntese é um exemplo de absorção da luz, que fornece energia para a manutenção dos processos metabólicos pelos vegetais.
Luz e cores
A luz branca (policromática) é resultante da composição de luzes de diferentes cores. A luz do Sol é branca e ao passar por processos de refração se decompõe em 7 cores (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta).
A luz monocromática é aquela emitida por uma fonte de luz de uma única cor.
Uma maçã ao ser iluminada por uma luz branca fica vermelha, pois reflete difusamente a componente vermelha e absorve as demais componentes.
Se um corpo, iluminado pelo Sol, não absorve nenhuma componente ele se apresenta na cor branca, ou seja, é um corpo branco.
Se um corpo não reflete nenhuma componente, absorvendo todas as cores ele é um corpo negro.
Cores
Também chamadas de aditivas, as cores primárias são o vermelho, azul e verde. Podemos juntar estas cores e formar cores complementares. Vermelho com verde resulta em amarelo, verde com azul resulta em ciano e azul com vermelho resulta em magenta.
Eclipses
Eclipse lunar
Ocorre quando a Terra está alinhada entre o Sol e a Lua. O eclipse lunar é a sombra da Terra na Lua.
Eclipse solar
Ocorre quando a Lua está alinhada entre o Sol e a Terra. O eclipse solar ocorre quando a Lua "tampa" o Sol.
A Lua é uma fonte de luz secundária, pois reflete a luz do Sol que é uma fonte de luz primária.
Câmara escura
Câmara escura de orifício
Exercícios sobre a câmara escura de orifício
O Teorema de Tales e a luz
Tales de Mileto
Veja um pouco da história deste grande pensador grego e aprenda sobre várias de suas contribuições.
Teorema de Tales
Neste teorema utilizamos o princípio da propagação retilínea da luz para calcular tamanhos e distâncias.
Aula 1: Teorema de Tales
Aula 2: Teorema de Tales
Exercícios com o Teorema de Tales
O Teorema de Tales e a câmara escura de orifício
Neste vídeo temos exemplos de exercícios sobre o conteúdo:
Experimento de óptica
A luz que faz curva na água
Experimento de óptica
Garrafa que some - Refração da luz
Aprendeu como podemos usar a óptica geométrica para calcular distâncias? Então faça os exercícios abaixo:
1) (UFVJM-MG) Para determinar a altura de uma palmeira, um fazendeiro mediu a sombra que essa árvore fazia no chão (3,0 m) e a sombra que uma vara de 90 cm, cravada no chão próxima à árvore, também fazia (30 cm). Assinale, a alternativa que indica a altura da palmeira. a) 10 m b) 1,0 m c) 90 m d) 9,0 m
2) (FEEQ-CE) Um grupo de escoteiros deseja construir um acampamento em torno de uma árvore. Por segurança, eles devem colocar as barracas a uma distância tal da árvore que, se esta cair, não venha a atingi-los. Aproveitando o dia ensolarado, eles mediram, ao mesmo tempo, os comprimentos das sombras da árvore e de um deles, que tem 1,5 m de altura. Os valores encontrados foram 6,0 m e 1,8 m, respectivamente. A distância mínima de cada barraca à árvore deve ser de:
a) 6,0 m b) 3,0 m c) 5,0 m d) 2,0 m e) 4,0 m
3) Um estudante percebe que um lápis colocado na vertical, encobre visualmente 15 andares de um prédio que está a 90 m de distância. Se ele reduzir sua distância a 2/3 da inicial e mantiver todas as outras características da situação, qual o número de andares que serão encobertos?
4) (ENEM) A sombra de uma pessoa que tem 1,80 m de altura mede 60 cm. No mesmo momento, a seu lado, a sombra projetada de um poste mede 2 m. Se, mais tarde, a sombra do poste diminuiu 50 cm, a sombra da pessoa passou a medir:
a) 30 cm d) 80 cm b) 45 cm e) 90 cm c) 50 cm
5) (Unitau-SP) Um homem caminha, à noite, afastando-se de um poste luminoso. A altura do poste é 6,0 m e a do homem, 2,0 m. Caminhando este a 4,0 km/h, com que velocidade escalar se move o ponto M (extremidade da sombra do homem)?
Espelhos planos
Cada ponto do objeto é refletido na mesma distância no espelho plano, observe a figura e veja que os pontos da letra F estão a uma mesma distância na imagem no espelho. As imagens obtidas são chamadas de enantiomorfas.
Principais características: a imagem é virtual e possui o mesmo tamanho do objeto e a distância do objeto ao espelho e da imagem ao espelho são iguais.
Exercícios sobre formação de imagens em espelhos planos
(UF-ACRE) Sentado na cadeira de uma barbearia, um rapaz olha no espelho a imagem do barbeiro, em pé atrás dele. As dimensões são dadas na figura. A que distância (horizontal) dos olhos do rapaz fica a imagem do barbeiro?
a) 0,50 m b) 0,80 m c) 1,30 m d) 1,60 m e) 2,10 m
(Uern 2013) Na noite do réveillon de 2013, Lucas estava usando uma camisa com o ano estampado na mesma. Ao visualizá-la através da imagem refletida em um espelho plano, o número do ano em questão observado por Lucas se apresentava da seguinte forma:
Associação de espelhos planos e número de imagens
Associação de espelhos planos
Observe que o número de imagens depende do ângulo entre os espelhos.
Exemplo de associação de espelhos
Qual será o ângulo entre os dois espelhos?