REVISÃO DE FÍSICA - 2° ANO
Introdução à Óptica
A maioria das informações que recebemos do mundo que nos rodeia é recebida por meio da visão, que é caracterizada pela interação da luz com a retina de nossos olhos. Vemos, graças à sensibilidade que nossos olhos apresentam em relação à luz que provém dos objetos.
2. Luz
A luz é uma forma de energia que se propaga nos meios materiais e também no vácuo. A luz emitida pelo Sol – estrela mais próxima da Terra – chega a nós em 8 minutos e 20 segundos, percorrendo 150 milhões de quilômetros a uma velocidade de 300 mil quilômetros por segundo.
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.
A grandeza 1 ano-luz, muito usada em Astronomia, corresponde à distância percorrida pela luz em um ano, no vácuo. Para transformarmos 1 ano-luz em quilômetros, devemos multiplicar a velocidade da luz no vácuo, 300 000 km/s, pelo intervalo de tempo de 1 ano que, em segundos, corresponde a, aproximadamente, 3,15 · 107 s. Assim, temos:
1 ano-luz = 3,0 · 105 km/s · 3,15 · 107 s
A luz emitida pelo Sol é branca, uma luz policromática (várias cores) que pode ser decomposta em luzes monocromáticas (uma só cor). As luzes monocromáticas principais que compõem a luz branca são em número de sete, a saber: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta. Para observarmos a decomposição da luz branca em suas cores componentes principais, basta fazermos a luz solar incidir sobre um prisma ou sobre gotículas de água (arco-íris).
Cada cor componente da luz branca possui uma energia diferente, e a energia aumenta da cor vermelha para a violeta, mas todas as cores propagam-se no vácuo com a mesma velocidade: 300 000 km/s.
Nos meios homogêneos e transparentes, a luz se propaga em linha reta. Para representarmos a propagação retilínea da luz, utilizamos os raios de luz que são linhas orientadas que representam a direção e o sentido de propagação da luz. O conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. Assim, podemos ter feixe de luz constituído por raios paralelos, convergentes ou divergentes.
Com base no conceito de raio de luz, podemos representar os três fenômenos luminosos básicos: reflexão, refração e absorção, através das figuras a seguir:
Espelhos Esféricos
DEFINIÇÃO
Chamamos de Espelhos Esféricos toda superfície refletora com a forma de uma calota esférica. Temos dois tipos de espelhos esféricos: Côncavo e Convexo.
ESPELHO ESFÉRICO CÔNCAVO é aquele espelho cuja face interna da calota é refletora de luz.
ESPELHO ESFÉRICO CONVEXO é aquele espelho cuja face externa da calota é refletora de luz
PRINCIPAIS ELEMENTOS DE UM ESPELHO ESFÉRICO
CONDIÇÕES DE NITIDEZ DE GAUSS
O espelho deve ter pequeno ângulo de abertura ( a < 10o )
Os raios incidentes devem ser próximos ao eixo principal.Os raios incidentes devem ser pouco inclinados em relação ao eixo principal.
RAIOS PARTICULARES
I ) Se um raio de luz incidir paralelamente ao eixo principal, o raio refletido passa pelo foco principal.
II ) Se um raio de luz incidir passando pelo centro de curvatura, o raio é refletido passando sobre si mesmo.
III ) Se um raio de luz incidir no vértice do espelho, o raio refletido é simétrico em relação ao eixo principal.
CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS
As imagens fornecidas por um espelho esférico podem ser obtidas utilizando-se dois dos três raios particulares.
A) ESPELHO ESFÉRICO CÔNCAVO
1o Caso: Objeto extenso localizado além do centro de curvatura de um espelho esférico côncavo.
2o Caso: Objeto extenso localizado sobre o centro de curvatura de um espelho esférico côncavo.
3o Caso: Objeto extenso localizado entre o centro de curvatura e o ponto focal ( F ) de um espelho esférico côncavo.
4o Caso: Objeto extenso localizado sobre o ponto focal ( F ) de um espelho esférico côncavo.
5o Caso: Objeto extenso localizado entre o ponto focal ( F ) e o vértice de um espelho esférico côncavo.
B) ESPELHO ESFÉRICO CONVEXO Objeto extenso localizado em frente a um espelho esférico convexo.
EQUAÇÃO DE GAUSS E EQUAÇÃO DO AUMENTO LINEAR TRANSVERSAL
f .... distância focal.
p .... distância do objeto até o espelho.p' ... distância da imagem até o espelho.A ... Aumento linear transversal.i .... tamanho da imagem.o .... tamanho do objeto.
ATENÇÃO: Considerando sempre o objeto real ( p > 0 ), nestas equações temos:
Espelho côncavo f > 0
Espelho convexo f < 0
Imagem real p' > 0
Imagem virtual p' < 0
Imagem direita i > 0
Imagem invertida i < 0
Estudo Analítico - Espelhos Esféricos
| Dadas a posição e a altura de um objeto real, relativamente a um espelho esférico, a posição e a altura da imagem podem ser determinadas analiticamente. | |||||||||
1/f = 1/p + 1/p' i/o = - p'/p Aumento linear: A = hi/ho ou A = -p'/p | |||||||||
p = distância do objeto ao espelho p' = distância da imagem ao espelho R = raio de curvatura f = distância focal (f = R/2) ho = altura do objeto hi = altura da imagem p' > 0 : imagem real p' < 0 : imagem virtual hi > 0 : imagem direita hi < 0 : imagem invertida f >0 : espelho côncavo f < 0 : espelho convexo | |||||||||
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