A luz é uma onda eletromagnética, cujo comprimento de onda se inclui num determinado intervalo dentro do qual o olho humano é a ela perceptível. O seu estudo é a base da óptica.

• Raios de luz: se propagam apenas em uma

direção e em um sentido

• Feixe de Luz: é o conjunto de infinitos raios de luz.Se classificam em:

1. Cônico convergente: os raios de luz convergem para um ponto;

• Feixe de Luz: é o conjunto de infinitos raios de luz. Se classificam em:

2. Cônico divergente: os raios de luz divergem a partir de um ponto;

• Feixe de Luz: é o conjunto de infinitos raios de luz. Se classificam em:

3. Cilíndrico paralelo: os raios de luz são paralelos entre si.

Chama-se ponto objeto, relativamente a um sistema óptico, o vértice do feixe de luz que incide sobre um objeto ou uma superfície, sendo dividido em três tipos principais:

• Ponto objeto real (POR): é o vértice de um feixe de luz divergente, sendo formado pelo cruzamento efetivo dos raios de luz.

• Ponto objeto virtual (POV): é o vértice de um feixe de luz convergente, sendo formado pelo cruzamento imaginário do prolongamento dos raios de luz.

• Ponto objeto impróprio (POI): é o vértice de um feixe de luz cilíndrico, ou seja, se situa no infinito.

Chama-se ponto imagem, relativamente a um sistema óptico, o vértice de um feixe de luz emergente, ou seja, após ser incidido.

• Ponto imagem real (PIR): é o vértice de um feixe de luz emergente convergente, sendo formado pelo cruzamento efetivo dos raios de luz.

• Ponto imagem virtual (PIV): é o vértice de um feixe de luz emergente divergente, sendo formado pelo cruzamento imaginário do prolongamento dos raios de luz.

• Ponto imagem impróprio (PII): é o vértice de um feixe de luz emergente cilíndrico, ou seja, se situa no infinito.

Este modelo afirma que a luz é uma onda, assim como o som também é uma onda. A luz propaga-se em qualquer meio (inclusive no vácuo), através de ondas transversais.

A velocidade da luz no vácuo - mas que na verdade se aplica a diversos outros fenômenos eletromagnéticos como raios-x, raios gama, ondas de rádio e tv - tem um valor aproximado de 300.000.000 m/s.

Em meios diferentes do vácuo sua velocidade cai significativamente.

Os raios demonstram a diferença entre a velocidade da luz e a velocidade do som: primeiro vem a luz (relâmpago) e depois o som (trovão).

A velocidade diminui conforme aumenta a frequência.

Assim a velocidade da luz vermelha é maior que a velocidade da luz violeta, por exemplo.

A dispersão é um fenômeno óptico que consiste na separação da luz branca (através da refração), ou seja, separação da luz solar em várias cores, cada qual com uma frequência diferente. Newton conseguiu demonstrar esse fenômeno com um prima de vidro e um feixe de luz.

Quando a luz branca incide sobre a superfície do prisma, sua velocidade é alterada, no entanto, cada cor da luz branca tem um índice de refração diferente, e logo ângulos de refração diferentes, chegando à outra extremidade do prisma separadas.

Para a óptica geométrica o índice de refração (absoluto) é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio.

n é sempre maior que 1

O índice de refração da água, por exemplo, é 1.33

Chama-se índice de refração relativo entre dois meios, a relação entre os índices de refração absolutos de cada um dos meios, de modo que:

Quando a luz muda de um meio para outro a frequência permanece a mesma, porém a velocidade e o comprimento de onda são alteradas, causando um desvio na direção dos raios.

O raio incidente (raio 1), o raio refratado (raio 2) e a reta normal ao ponto de incidência (reta tracejada) estão contidos no mesmo plano, que no caso do desenho acima é o plano da tela.

• Onde:

• Raio 1 é o raio incidente, com velocidade e comprimento de onda característico;

• Raio 2 é o raio refratado, com velocidade e comprimento de onda característico;

• A reta tracejada é a linha normal à superfície;

• O ângulo formado entre o raio 1 e a reta normal é o ângulo de incidência;

• O ângulo formado entre o raio 2 e a reta normal é o ângulo de refração;

• A fronteira entre os dois meios é um dioptro plano.

A 2ª lei da refração é utilizada para calcular o desvio dos raios de luz ao mudarem de meio, e é expressa por:

Dica: O maior ângulo significa maior velocidade e consequentemente menor índice de refração.

A reflexão é o fenômeno que ocorre quando a luz, ao incidir numa superfície, retorna ao meio onde estava se propagando.

• AB = raio de luz incidente

• BC = raio de luz refletido

• N = reta normal à superfície no ponto B

• T = reta tangente à superfície no ponto B

• i = ângulo de incidência, formado entre o raio incidente e a reta normal.

• r = ângulo refletido, formado entre o raio refletido e a reta normal.

O raio de luz refletido e o raio de luz incidente, assim como a reta normal à superfície, pertencem ao mesmo plano, ou seja, são coplanares.

O ângulo de reflexão (r) é sempre igual ao ângulo de incidência (i).

i = r

Ao passar de um meio de menor velocidade para um meio de maior velocidade pode ocorrer reflexão total.

As principais propriedades de um espelho plano são a simetria entre os pontos objeto e imagem e que a maior parte da reflexão que acontece é regular.

Gera imagem virtual, direta e de tamanho igual ao objeto.

Dois espelhos planos podem ser associados, com as superfícies refletoras se defrontando e formando um ângulo entre si, com valores entre 0° e 180°.

Para se calcular o número de imagens que serão vistas:

Sendo alfa o ângulo formado entre os espelhos.

O espelho de Gauss é estigmático, tem imagem virtual, direta e menor que o objeto (pode ser visto no slide anterior). Possui incidência próxima do vértice e pequena inclinação em relação ao eixo principal.

di do

• Côncavo – objeto na parte interna da concavidade (real). A imagem é invertida e real. O tamanho da imagem depende da posição do objeto. Observe que à medida que o objeto se aproxima do espelho a imagem se afasta do espelho ficando maior.

• Côncavo – objeto na parte interna da concavidade (real), mas colocado entre o foco e o vértice. A imagem se forma na parte de trás do espelho. É chamada virtual, direita e sempre é maior do que o objeto.

• Convexo – objeto na parte externa da concavidade (agora chamada de real). A imagem se forma na parte interna do espelho entre o foco e o vértice. É chamada virtual, direita e sempre é menor do que o objeto.

• O caso mais comum é o que a lente tem índice de refração maior que o índice de refração do meio externo, como o da lente biconvexa.

• Já o caso menos comum ocorre quando a lente tem menor índice de refração que o meio, como o da lente bicôncava.

Em uma lente esférica com comportamento convergente, a luz que incide paralelamente entre si é refratada, tomando direções que convergem a um único ponto.

• O caso mais comum é o que a lente tem índice de refração maior que o índice de refração do meio externo, como o da bicôncava.

• Já o caso menos comum ocorre quando a lente tem menor índice de refração que o meio, como o da biconvexa.

Em uma lente esférica com comportamento divergente, a luz que incide paralelamente entre si é refratada, tomando direções que divergem a partir de um único ponto.

Para resolver exercícios com contas é preciso conhecer a convenção de sinais.

- Distância focal = f - Distância entre o objeto e a lente = p - Distância entre a imagem e a lente = p’ - Tamanho do objeto = o - Tamanho da imagem = i - Aumento linear transversal = A

Equação dos Pontos Conjugados de Gauss:

Equação do Aumento Linear Transversal:

É o inverso da distância focal, representada pela unididade di(dioptria), que equivale ao inverso de 1 metro.

1di = 1 grau

Quando a lente é convergente usa-se distância focal positiva (f>0) e para uma lente divergente se usa distância focal negativa (f<0).

1) Considere uma lente convergente de distância focal 25cm = 0,25m.

Neste caso, é possível dizer que a lente tem vergência de +4di ou que ela tem convergência de 4di.

2) Considere uma lente divergente de distância focal 50cm = 0,5m.

Neste caso, é possível dizer que a lente tem vergência de -2di ou que ela tem divergência de 2di.

É por meio da difração que as ondas podem contornar obstáculos ou passar por orifícios, chegando a locais onde não poderiam atingir em linha reta. No caso abaixo explicado por esse fenômeno, um pequeno orifício feito num papel funciona como uma lente de aumento, permitindo que se veja uma imagem ampliada de um objeto que se encontra muito próximo do olho do observador.

A interferência é um fenómeno típico das ondas, e a luz é uma onda. O fenômeno de interferência ocorre quando duas ou mais ondas se superpõem, formando uma onda resultante.

A luz comum se propaga em todos os planos possíveis. A luz polarizada pode ser obtida através de filtros que limitam sua propagação a apenas um plano, por meio de fendas com determinados ângulos.

http://lief.if.ufrgs.br/pub/cref/n25_Alvarenga/teoria_ondulatoria.htm

http://www.sofisica.com.br/conteudos/indice2.php

http://www.infoescola.com/optica/determinacao-analitica-de-imagens-nos-espelhos-esfericos/