2 ano do Ensino Mdio

ptica Estudo da luz e suas propriedades nos meios em que se propaga.

Natureza da luz - O que a luz?1- Teoria corpuscular da luzApresentada por Isaac Newton (fig. 1), em 1672.Consistia em um modelo onde a luz era considerada um feixe de partculas emitidas por uma fonte de luz que atingia o olho estimulando a viso.Esta teoria conseguia explicar muito bem alguns fenmenos de propagao da luz.Segundo esta teoria, a luz poderia se dividir em muitas cores, atravs de um prisma, fenmeno da disperso da luz (fig. 2), e usou esse conceito experimental para analisar a luz.Fig 1- Sir Isaac Fig 2 - Disperso da luz atravs de um prisma

Natureza da luz - O que a luz?2- Teoria ondulatria da luz Foucault, o cientista francs, verificou que a velocidade da luz era maior no ar do que na gua, contradizendo a teoria corpuscular de Newton.James Clerk Maxwell (fig. 3), provou que a velocidade com que a onda eletromagntica se propagava no espao era igual velocidade da luz.Maxwell estabeleceu teoricamente que:Fig 3 - James Clerk Maxwell (1831-1879)

Natureza da luz - O que a luz?2- Teoria ondulatria da luz Hertz, 15 anos aps a descoberta de Maxwell, comprovou experimentalmente a teoria ondulatria, usando um circuito oscilante. Caractersticas de uma onda: comprimento de onda () e frequncia (f). A velocidade da onda dada pelo produto do comprimento de onda (), pela frequncia (f) ou seja, este produto constante para cada meio.

Natureza da luz - O que a luz?3- Dualidade onda/partcula Quando parecia que realmente a natureza da luz era onda eletromagntica, essa teoria no conseguia explicar o fenmeno de emisso fotoeltrica, que a ejeo de eltrons quando a luz incide sobre um condutor. Einstein (1905 - fig 6) usando a idia de Planck (1900), mostrou que a energia de um feixe de luz era concentrada em pequenos pacotes de energia, denominados ftons, que explicava o fenmeno da emisso fotoeltrica.Fig. 5 - Albert Einstein (1879-1955).

Natureza da luz - O que a luz?Uma das caractersticas mais importantes da luz a suanatureza corpuscular. Os corpsculo, chamados de ftons, so considerados pacotes de energia associados a cada comprimento de onda partcula: Luzes de pequeno comprimento de onda, como a luz violeta, possui ftons altamente energticos. J luzes de grande comprimento de onda, como a vermelha e a laranja, possuem ftons pouco energticos. Efeito FotoeltricoAssim, cada radiao luminosa, cada comprimento de onda luminosa, portadora de uma certa energia.

E o fato notvel que as plantas aproveitam essa energia para a produo de matria orgnica na fotossntese!

A ptica e sua diviso:Sob o aspecto didtico, o estudo da ptica dividido em duas partes:ptica geomtrica: preocupa-se em analisar o que ocorre quando o agente fsico luz incide e (ou) se propaga em "sistemas pticos" (espelhos, placas de vidro, lentes, prismas e outros). ptica fsica (ondulatria e quntica): estuda a produo e a natureza ntima do agente fsico luz, bem como os fenmenos ligados a essa natureza (difrao, interferncia, polarizao, etc.).

Princpios Fundamentais:I- Fontes de luz: Denominamos luz ao agente fsico responsvel pelas sensaes visuais.Representao das fraes mais significativas do Espectro Eletromagntico , fora de escala.

Princpios Fundamentais:Luz: Denominamos luz ao agente fsico responsvel pelas sensaes visuais.Dentro do amplo espectro de radiaes eletromagnticas, apenas uma pequena parte visvel aos nossos olhos so as radiaes cujos comprimentos de onda vo de380 a 760 nanmetros.

Princpios Fundamentais:As fontes de luz podem ser:Fonte de luz primria ou corpo luminoso: aquela que emite luz prpria. Como exemplos temos o Sol, a chama de uma vela, etc.

Fonte de luz secundria ou corpo iluminado: aquela que reflete a luz recebida de outros corpos. Como exemplo temos a Lua, que reflete a luz recebida do Sol.A chama de uma vela uma fonte primria de luzA Lua uma fonte secundria de luz

Princpios Fundamentais:As fontes de luz podem ser:Fonte de luz primria ou corpo luminoso: aquela que emite luz prpria. Como exemplos temos o Sol, a chama de uma vela, etc.

Fonte de luz secundria ou corpo iluminado: aquela que reflete a luz recebida de outros corpos. Como exemplo temos a Lua, que reflete a luz recebida do Sol.

*Luminescentes:Emitem luz a baixas temperaturas.Fluorescentes: fica acessa enquanto tem um agente exitador)

*Incandescentes:Transformam energia trmica em energia luminosa.(tambm so fontes primrias)

Princpios Fundamentais:

Fosforecentes:permanece emitindo radiao mesmo sem o agente exitador).

Bioluminescente: ocorre uma reao qumica e o organismo vivo produz e emite luz fria.

Princpios Fundamentais:

Princpios Fundamentais:Raio de luz:

Policromtico (quando possui vrias cores ou comprimentos de onda em sua composio).

Feixe de luz:

Um feixe de luz pode ser: Monocromtico (quando possui apenas uma cor associada a ele.

Princpios Fundamentais:

Princpios Fundamentais:Feixe de luz:Uma lente de aumento, apontando para os raios do Sol, produz um feixe cnico convergente.Convergente

Princpios Fundamentais:Feixe de luz:Quando os raios luminosos divergem, como nos faris de um carro, formam um feixe cnico divergente.Divergente

Princpios Fundamentais:Feixe de luz:Os raios luminosos que se propagam paralelamente, como nos holofotes, formam um feixe cilndrico ou colimado.Paralelo

Princpios Fundamentais:Meios de propagao da luz:O meio transparente quando permite a propagao livre da luz, possibilitando uma viso ntida dos objetos atravs dele. Exemplos: o ar, o vidro comum, a gua.

Princpios Fundamentais:Meios de propagao da luz:O meio translcido quando permite a propagao da luz atravs de si, mas a espalha, no possibilitando uma viso ntida dos objetos atravs dele. Exemplos: vidro fosco, papel de ceda, papel celofane.

Princpios Fundamentais:Meios de propagao da luz:O meio opaco quando impede a propagao da luz atravs de si, no possibilitando a visualizao dos objetos atravs dele. Exemplos: madeira, metais.

Princpios Fundamentais:Fenmenos pticos:Um feixe de raios paralelos, ao incidir sobre uma superfcie S, que separa dois meios pticos distintos transparentes, translcidos ou opacos, pode atravess-la ou no, ocorrendo os seguintes fenmenos:Reflexo (regular ou difusa) : Refrao: Absoro: Disperso.

Acontece em funo de fenmenos pticos no cu,quando um arco de luz similar aparncia de um arco-ris, forma faixas de cores no horizonte. Tudo isso graas refrao de gelo ou gua.Exemplo: Arco-ris de fogo

Princpios Fundamentais:Fenmenos pticos:1- Reflexo regular: O feixe de luz incide em S e retorna ao meio de origem.Todos os raios so refletidos regularmente, ou seja, eles permanecem paralelos entre si, a partir dos pontos de incidncia.Ocorre existe uma superfcie plana, opaca e bem polida, como um espelho.

Princpios Fundamentais:Fenmenos pticos:Reflexo difusa: O feixe de luz incide em S e retorna ao meio de origem.Os raios so refletidos irregularmente, ou seja, deixam de ser paralelos.Ocorre quando uma superfcie opaca e rugosa, como a maioria dos corpos iluminados visveis.

Princpios Fundamentais:Fenmenos pticos:2- Refrao: O feixe paralelo de luz atravessa S e continua se propagando no outro meio.Ocorre quando o meio que recebe o feixe de luz transparente ou translcido.

Princpios Fundamentais:Fenmenos pticos:3- Absoro: O feixe de raios paralelos incide em S e no se reflete nem se refrata. A luz absorvida pela superfcie.Ocorre, por exemplo, nos corpos de cor escura.

Fenmenos pticos:4- Disperso: A luz policromtica ao atravessar um meio transparente ou translucido dispersada no meio.

Princpios Fundamentais:

Princpios da ptica GeomtricaI- Princpio da propagao retilnea da luz:Num meio transparente e homogneo, a luz propaga-se em linha reta.

Princpios da ptica GeomtricaII- Princpio da independncia dos raios de luz:Um raio de luz, ao cruzar com outro, no interfere na sua propagao.

Princpios da ptica GeomtricaIII- Princpio da reversibilidade dos raios de luz (ou caminho inverso):O caminho seguido pela luz independe do sentido de propagao.

Princpios da ptica GeomtricaIII- Princpio da reversibilidade dos raios de luz (ou caminho inverso):Por meio de um espelho, o menino v a menina; a menina tambm v o menino!

Consequncias dos PrincpiosSombra e PenumbraQuando um objeto qualquer absorve ou reflete a luz de uma fonte luminosa, produz uma regio de sombra atrs de si.A semelhana geomtrica entre o objeto iluminado e a sombra por ele projetada comprova o princpio da propagao retilnea da luz.

Sombra e Penumbra

Fonte Puntiforme: as dimenses da fonte de luz so desprezveis em relao distncia do objeto iluminado.Consequncias dos Princpios

Consequncias dos PrincpiosSombra e Penumbra

Fonte Extensa: as dimenses da fonte de luz so considerveis em relao distncia do objeto iluminado

Consequncias dos PrincpiosEclipses: A formao dos eclipses solar e lunar est relacionada com o princpio da propagao retilnea da luz. Eclipse solar: A Lua se pe entre a Terra e o Sol. Em certas regies da Terra, a Lua faz sombra (eclipse total) e em outras faz penumbra (eclipse parcial).

Consequncias dos PrincpiosSequncia de imagens do processo do eclipse solar.Eclipse solar vista do espao.

Consequncias dos PrincpiosEclipse Lunar: A Terra se pe entre o Sol e a Lua.

Consequncias dos Princpios

Consequncias dos Princpios

Consequncias dos PrincpiosAlinhamento Terra-Lua

Consequncias dos Princpios

Consequncias dos PrincpiosNGULO VISUALQuanto mais longe est o objeto, menor o ngulo visual

Consequncias dos PrincpiosQuando dois objetos de tamanhos diferentes so vistos sob o mesmo ngulo, eles nos parecem ter o mesmo tamanho.

Princpios da ptica GeomtricaCmara escura de orifcio A cmara escura de orifcio ilustra o princpio de funcionamento das mquinas fotogrficas e do Olho Humano. Ela consiste de uma caixa com um furo, na qual se forma uma imagem de um objeto que est em frente ao furo, na face oposta a ele.

Consequncias dos PrincpiosH/ h = S/ s

Consequncias dos Princpios

Consequncias dos Princpios

ExemplosER1. Um estudante, querendo determinar a altura de um prdio, mediu durante o dia, simultaneamente, sua prpria sombra e a do prdio, anotando respectivamente 50 cm e 20 m. Qual a altura encontrada, sabendo-se que o estudante tem 1,50 m? ER2. Um quadrado opaco de madeira, de 1,0 m de lado, est horizontalmente pendurado a 1,2 m do teto de uma sala. Na mesma vertical do centro do quadrado est fixada, no teto, uma pequena lmpada acesa. Sendo de 3,0 m a distncia do teto ao piso, determine:a) o comprimento da sombra projetada;b) a rea da sombra projetada.

ExemploER5. Uma caixa de sapatos usada para construir uma cmara escura de orifcio. No lugar da tampa, fixado um recorte de folha de papel vegetal e, na face oposta a ela (fundo da caixa), faz-se um orifcio com um prego. A cmara colocada em p sobre um mesa, em um quarto escuro e, a 40 cm da face com o orifcio, pe se uma vela acesa de 12 cm de altura. Sendo de 18 cm a profundidade da caixa, determine o tamanho da imagem formada na tela de papel vegetal.1. Um objeto luminoso AB, de 5 cm de altura, est a 20 cm de distncia de uma cmara escura de profundidade 10 cm. Calcule a altura da imagem formada.

ExercciosEP1. (Enem-MEC) 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 est com 2,00 m. Se, mais tarde, a sombra do poste tiver diminudo para 50 cm, qual o comprimento da sombra da pessoa? EP2. Em um dia ensolarado, um homem com 2,0 m de altura est parado a uma distncia de 20 m de um poste de tamanho 12 m.a) Qual o tamanho da sombra do homem projetada no cho? 4 mb) Qual o tamanho da sombra do poste projetada no cho? 24 m1- Um edifcio iluminado pelos raios solares projeta uma sombra de comprimento L = 72,0 m. Simultaneamente, uma vara vertical de 2,50 m de altura, colocada ao lado do edifcio, projeta uma sombra de comprimento = 3,00 m. Calcule a altura do edifcio.

Cores...

Cores... Cor dos ObjetosOs objetos que no possuem luz prpria objetos iluminados so vistos porque refletem difusamente a luz que neles incide. A cor de um objeto a parte da luz que chega aos nossos olhos, ou seja, a cor que o objeto refletiu. As outras cores foram absorvidas pelo objeto.

Cores... Cor dos ObjetosUm corpo branco quando reflete todas as cores componentes da luz branca, e um corpo negro quando absorve todas as cores que nele incidem.

Bandeira do Brasil iluminada por luz brancaBandeira do Brasil iluminada com luz amarela

ExemploER7. Uma sala est iluminada por uma lmpada que emite luz monocromtica vermelha. Entram nessa sala trs jovens: Lus, Pedro e Maria. O primeiro veste uma camisa branca, o segundo, uma camisa verde, e a terceira, uma blusa vermelha. Uma vez dentro da sala, de que cor vista:a) a camisa de Pedro?b) a blusa de Maria?c) a camisa de Lus?

Ano-LuzA distncia percorrida pela luz, em um ano, no vcuo.Velocidade da Luz no Vcuoc = 300.000 km/souc = 300.000.000 m/s

Lembrando que:

1 ano = 365 dias1 dia = 24h1h = 3600s

D= v. tD=(300.000).(365).(24).(36001 ano-luz = 9,5 x 10 kmPrxima Centauri, a estrela mais prxima da Terra, ou do Sol, est a 4,2 anos-luz de ns.

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