TRABALHO DE FÍSICA 2º BIMESTRE 2º ANO JK

ESCOLA ESTADUAL GOVERNADOR J. K.

TRABALHO DE FÍSICA 2º BIMESTRE – 2º ANO

INTRODUÇÃO A ÓPTICA GEOMÉTRICA

INTRODUÇÃO
Para enxergar as coisas a seu redor ( luz do Sol, de tocha, de vela, de lâmpada ), o ser humano sempre necessitou de luz. Sem ela seria impossível viver. Afinal como seria o mundo sem luz ?
Podemos dizer que a luz é uma forma de energia radiante que se propaga por meio de ondas eletromagnéticas. É o agente físico responsável pela produção da sensação visual.
O estudo da luz é realizado pela Óptica, que é dividida, em:
ÓPTICA GEOMÉTRICA - Estuda e analisa o comportamento e a trajetória da propagação luminosa.
ÓPTICA FÍSICA - Estuda a natureza da luz.
FONTES DE LUZ
Todos os corpos que emitem luz são chamados fontes de luz. Podemos distinguir dois tipos:
Fontes primárias ou corpos luminosos são as fontes que possui luz própria. Exemplos: O Sol, as estrelas, uma lâmpada acesa, etc.
Fontes secundárias ou corpos iluminados são as fontes que não têm luz própria. Exemplos: a Lua, o livro, sua roupa, uma caneta, uma parede, etc.
ATENÇÃO:

Quanto as dimensões, as fontes de luz podem ser classificadas em:

Fontes pontuais ou puntiformes, quando suas dimensões são desprezíveis em relação a um ambiente em estudo ou uma fonte representada por um único ponto emitindo infinitos raios de luz. Exemplo: uma pequena lâmpada num estádio de futebol.
Fontes extensas, quando suas dimensões são relevantes a um ambiente em estudo ou uma fonte constituída de infinitos pontos de luz. Exemplos: Uma lâmpada próxima a um livro, o Sol iluminando a Terra, etc.

Quanto ao tipo, classificamos a luz emitida pelas fontes em:

Luz monocromática ou simples é a luz de uma única cor, como a luz monocromática amarela emitida pelo vapor de sódio, nas lâmpadas.
Luz policromática ou luz composta é a luz resultante da mistura de duas ou mais cores, como a luz branca do Sol ou a luz emitida pelo filamento incandescente da lâmpada comum.
A luz branca emitida pelo Sol, é uma luz policromática constituída por um número infinito de cores, as quais podem ser divididas em sete cores principais (as cores do arco íris) : vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.
VELOCIDADE DA LUZ
Para qualquer que seja o tipo de luz, verifica-se que sua velocidade de propagação no vácuo é constante e, aproximadamente, igual a 300.000 km/s. Mas nos meios materiais a velocidade da luz assume valores diferentes, sempre menores que 300.000 km/s, e em qualquer meio decresce no sentido da luz vermelha para a violeta.
ANO-LUZ
É uma unidade de comprimento muito utilizada para medir distâncias astronômicas. O ano-luz corresponde a distância que a luz percorre no período de um ano e equivale a aproximadamente 9,46 x 10¹⁵ m.
A estrela Alfa da constelação do Centauro é a estrela mais próxima do Sol, e dista "apenas" 4,3 anos-luz do Sol.
RAIO DE LUZ
Linha orientada que representa a trajetória seguida pela luz.

FEIXE LUMINOSO OU PINCEL DE LUZ
É um conjunto de raios luminosos. Existem três tipos de feixes ( pincel ) luminosos.

MEIOS ÓPTICOS
Meio Transparente é aquele meio que permite a propagação regular da luz possibilitando a formação de uma imagem nítida dos objetos. Exemplos: ar, vidro, papel celofane, etc.
Meio Translúcido é o meio que permite a propagação irregular da luz e observador não vê o objeto com nitidez através do meio. Exemplos: vidro fosco, papel vegetal, tecido fino, etc.
Meio Opaco é o meio que não permite a propagação da luz. Exemplos: parede, madeira, tijolo, etc.
FENÔMENOS ÓPTICOS
Reflexão regular: a luz incidente em S volta ao mesmo meio, regularmente. Ocorre quando S é uma superfície metálica bem polida ( espelhos ).

Reflexão irregular ou Difusão: a luz incidente em S volta ao mesmo meio, irregularmente. Ocorre quando S é uma superfície rugosa.

Refração: a luz incidente atravessa S e continua a se propagar no outro meio. Ocorre quando S separa dois meios transparentes (ar e água, água e vidro, etc.)

Absorção: a luz incidente em S não se reflete e nem se refrata. A luz, que é uma forma de energia radiante, é absorvida em S, aquecendo-a. Ocorre, por exemplo, nos corpos de superfície preta ( corpos negros ).

A COR DOS OBJETOS
A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente. A luz branca é constituída por uma infinidade de cores que podem ser divididas em sete cores: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta.
Um observador vê cada corpo com uma determinada cor, da seguinte maneira: se a luz incidente no corpo é branca ( composta de todas as cores ) e o corpo absorve toda a gama de cores, refletindo apenas a azul, o corpo é de cor azul.
Então, o corpo branco é aquele que reflete difusamente toda a luz branca incidente e o corpo negro é aquele que absorve todas as cores, não refletindo difusamente nenhuma cor.

PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA
Nossos estudos sobre a óptica é feito basicamente através do conceito do raio de luz e princípios da propagação geométrica. São estes:

Princípio da propagação retilínea da luz

"Nos meios transparentes e homogêneos a luz se propaga em linha reta."

Exemplo: A formação de sombras e penumbras.

Princípio da independência dos raios luminosos

"Se dois ou mais raios de luz, vindos de fontes diferentes, se cruzam, eles seguem suas trajetórias de forma independente, como se os outros não existissem."

Exemplo: O uso simultâneo de vários refletores durante um show.

Princípio da reversibilidade dos raios de luz

"Se um raio de luz se propaga em uma direção e em sentido arbitrários, outro poderá propagar-se na mesma direção e em sentido oposto."

Exemplo: É o que observamos quando olhamos pelo espelho de um retrovisor e percebemos que alguém nos observa através dele."
SOMBRA E PENUMBRA
Sombra é uma região do espaço que não recebe a luz direta da fonte.
Penumbra é uma região que recebe apenas parte da luz direta da fonte.

ECLIPSE DO SOL E DA LUA
A palavra eclipse significa "ocultação", total ou parcial, de um astro pela interposição de um outro, entre o astro e o observador, ou entre um astro luminoso e outro iluminado.

Eclipse total do Sol é visualizado quando o observador se encontra numa região de sombra da Lua.
Eclipse parcial do Sol é visualizado quando o observador se encontra numa região de penumbra da Lua.
Eclipse total da Lua é visualizado quando o observador se encontra numa região de sombra da Terra.
Eclipse parcial da Lua é visualizado quando o observador se encontra numa região de penumbra da Terra.
FASES DA LUA
O movimento de translação da Lua ao redor da Terra tem duração aproximada de 27,3 dias e, durante esse movimento, a face da Lua voltada para a Terra pode não coincidir com aquela iluminada pela luz solar. Quando a face da Lua voltada para a Terra é a não-iluminada pelo Sol temos a fase da lua nova. A fase da lua cheia ocorre quando a face voltada pela Terra é a face iluminada pelo Sol. Na passagem da lua nova para a lua cheia temos a fase do quarto crescente, quando apenas um quarto da superfície da Lua é visível, e na passagem da lua cheia para a lua nova, a fase do quarto minguante.

CÂMARA ESCURA
Esta câmara é uma aplicação prática do princípio de propagação retilínea da luz. Podemos associar esta câmara a uma máquina fotográfica rudimentar. A câmara possui um pequeno orifício para a entrada da luz que vai incidir num anteparo ( onde é formada a imagem do objeto).

o ..... tamanho do objeto i ...... tamanho da imagem formada no anteparo da câmara D ..... distância do objeto até a câmara d ..... comprimento ( ou profundidade da câmara )

                                        Exemplos:

Exemplo 02 (PUCC) Um observador nota que um edifício projeta no solo uma sombra de 30m de comprimento, no instante em que um muro de 1,5m de altura projeta uma sombra de 50cm. Determine a altura do edifício.

Solução

2. Um observado vê uma torre de 50 m de altura, sob um ângulo de 45º Calcular a distância do observador até a torre

    

                                          Resolução

H = 50 m

α  = 45º

x = ?

tg 45º =  50/x          1  =  50/x       x.1  = 50      x  = 50 m.

                                        .

                   Exercícios

1. (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 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 3m de altura esteja a uma distância de 5m do orifício, e que a

distância entre as faces seja de 6cm.

Calcule a altura h da imagem.

2. Um objeto luminoso AB, de 5  cm de altura, está a 4  cm  de uma câmara escura, de profundidade 10  cm. Calcular a altura da imagem formada.

3. Determine o comprimento da sombra de uma pessoa de 1,60 m, situada ao lado de um poste de 8 m de altura, que projeta no solo uma sombra de 2 m .

4. Uma pessoa de 1,50 m encontra-se a 2 m do orifício de uma câmara escura de 10 cm de comprimento.  Determine a altura da imagem formada.

                                      BOM     TRABALHO!!!