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Entenda o que são os princípios da óptica geométrica e treine para as questões de Física com 10 exercícios que já caíram no Enem e em vestibulares!Para entender conteúdos de Física como reflexão, refração, espelhos e lentes, é preciso conhecer os princípios sobre os raios luminosos. Por isso preparamos um resumo e uma lista de exercícios sobre óptica geométrica. Revise o conteúdo e teste seus conhecimentos! A óptica geométrica é o ramo da Física que estuda um conjunto de fenômenos que têm como causa determinante o agente físico luz. Existem três princípios da óptica geométrica: propagação retilínea, independência e reversibilidade. Em seguida, veremos um resumo sobre cada um deles. Propagação retilíneaO princípio da propagação retilínea afirma que a luz se propaga sempre em linha reta. Graças a esse princípio é possível justificar a formação dos eclipses, do dia e da noite, das sombras etc. O eclipse lunar ocorre quando a Lua está na sombra da Terra, ou seja, a Terra está entre o Sol e a Lua. Isso ocorre porque a luz do Sol se propaga em linha reta e, sendo a Terra um meio opaco, não consegue cruzá-la. Enquanto isso, o eclipse solar ocorre quando a Lua está entre o Sol e a Terra e é explicado pelo mesmo princípio que justifica o eclipse lunar. Uma das aplicações da propagação retilínea da luz é a câmara escura. Essa estrutura consiste em uma caixa de paredes opacas. Em uma dessas paredes há um pequeno orifício. Ao colocar um objeto AB, de tamanho o, na frente da câmara, os raios de luz que partem de AB e atravessam o orifício o, determinam na parede oposta ao orifício uma figura A’ B’ semelhante ao objeto, porém invertida. Observe abaixo a imagem da vela que se forma ao fundo da câmara. Existem uma relação entre a altura o do objeto, a altura i da imagem, a distância p do objeto até a câmara e a distância p’ do orifício da câmara até a imagem projetada. Princípios da independência e da reversibilidadeDe acordo com o princípio da independência, dois raios luminosos, ao se cruzarem, não interferem um no outro após o cruzamento. É fácil observar isso quando vemos feixes de luz de holofotes se cruzando em um show, por exemplo. Enquanto isso, o princípio da reversibilidade diz que a trajetória seguida pela luz independe do sentido de sua propagação. É por isso, por exemplo, que se você observa uma pessoa através de um espelho, com certeza essa pessoa também pode fazer o mesmo. Esses dois princípios dão origem a vários efeitos, como a sombra e a penumbra.
VideoaulaAntes de partir para os exercícios sobre óptica geométrica, confira a videoaula do professor Rossetto. Ele explica e dá exemplos de cada um dos 3 princípios: Exercícios sobre óptica geométricaPara finalizar sua revisão, saiba como o conteúdo de óptica de geométrica cai no Enem e teste seus conhecimentos: A reflexão da luz é um tipo de fenômeno óptico. Esse fenômeno vai ocorrer quando o raio de luz incide em uma superfície
refletora, mudando a direção do raio incidente. Como exemplos de superfícies refletoras temos o espelho, presente em todas as casas, ou um lago calmo, onde é possível ver nosso reflexo. Existem duas leis que regem o fenômeno da reflexão da
luz, são elas: A primeira lei nos diz que o raio incidente, o raio refletido e a reta normal ao espelho no ponto em que ocorre a reflexão do raio de luz são coplanares, ou seja, estão localizadas no mesmo plano. A segunda lei nos diz que o ângulo de incidência, chamado de \(\theta_{i}\), e o ângulo de reflexão, chamado de \(\theta_{r}\), tem o mesmo valor, ou seja, \(\theta_{i} = \theta_{R}\). Tipos de reflexãoExistem dois tipos principais de reflexão da luz, classificados de acordo com a superfície refletora. São eles: Reflexão regular (ou especular)Esse tipo de reflexão da luz ocorre quando o raio é refletido por uma superfície muito lisa e polida, de forma a refletir em apenas uma direção, com apenas um ângulo. Um exemplo é quando vemos nossa imagem em um espelho. Reflexão irregular (ou difusa)Esse tipo de reflexão da luz ocorre quando o raio é refletido por uma superfície rugosa, de forma a refletir em várias direções e em vários ângulos. Um exemplo de superfície irregular é a lousa, que se tiver uma boa capacidade reflexiva vai ocorrer uma reflexão difusa. Reflexão da Luz em diferentes tipos de espelhosSempre quando pensamos em reflexão, o primeiro objeto que nos vem à cabeça é o espelho, abaixo podemos ver os tipos dessa superfície refletora. Espelhos planosTemos uma superfície extremamente lisa e polida, em que ocorre a reflexão do raio de luz. Por ser uma superfície plana, a imagem formada terá as mesmas dimensões do objeto, ocorrendo apenas a inversão da esquerda com a direita. Em um espelho plano a distância do objeto até sua imagem será sempre o dobro da distância do objeto ao espelho, logo, podemos utilizar a seguinte fórmula: \[d_{total} = 2\cdot d_{objeto}\] Sendo:
Espelhos esféricosTemos uma esfera com uma superfície extremamente lisa e polida, em que ocorre a reflexão do raio de luz. Dependendo do tipo de espelho esférico e da distância do objeto em relação ao espelho pode ocorrer um aumento ou diminuição da imagem, ou uma inversão. Temos dois tipos de espelhos esféricos, são eles:
Para estimar a distância entre o objeto e a imagem para espelhos esféricos podemos utilizar a fórmula abaixo: \[\frac{1}{F}=\frac{1}{P}=\frac{1}{{P}'}\] Sendo:
Reflexão total da luzImagem esquemática de uma reflexão total Quando o raio de luz incide em uma superfície, pode ocorrer o fenômeno da refração e da reflexão. A refração da luz ocorre devido a troca de meios com índices de refração diferentes. Existe um ângulo de incidência do raio de luz de um meio para o outro em que a luz estará no limite de ocorrer refração, de forma a ocorrer a reflexão total da luz. Chamamos este ângulo de limite, e na figura da reflexão total está representado como \(\theta_{L}\). Uma curiosidade é que devido a reflexão total é que temos a impressão de que o asfalto a frente está molhado em dias quentes, já que o raio de luz atravessa camadas de ar com diferentes temperaturas, que possuem diferentes índices de refração. Fórmula da reflexão total da luzPodemos calcular a fórmula para o ângulo limite utilizando a fórmula de Snell, que é dada por: \[n_{1}\cdot sen\theta_{i} = n_{2}\cdot sen\theta_{r}\] Sendo:
Sabemos que o ângulo de incidência é nosso ângulo limite, e nosso ângulo de reflexão é de 90º, portanto a fórmula se simplificará em: \(sen (\theta_{L}) = \frac{n_{2}}{n_{1}}\) Reflexão da luz e as coresQuando enxergamos algum objeto branco, significa que todo o espectro de luz está chegando ao nossos olhos, e quando enxergamos um objeto preto significa que nenhum raio de luz visível está chegando em nossos olhos. Um objeto terá uma cor de acordo com a cor que o mesmo reflete, portanto se um objeto é vermelho, o mesmo vai absorver todas as cores, e refletir apenas o vermelho. Desta forma podemos concluir que um objeto branco reflete todos os raios de luz no visível, e um objeto preto absorve todos os raios de luz no visível. FórmulasExercício de fixação UFRJ/2016 As fibras ópticas são fios extremamente finos, flexíveis e transparentes. São constituídas geralmente por náilon ou vidro. Quando um sinal luminoso é lançado nesses fios, a luz percorrerá a estrutura com velocidade próxima à que desenvolve no vácuo e, ao se chocar com a superfície de separação vidro/ar, não sofrerá refração, pois, o ângulo de incidência do raio de luz será sempre superior ao do ângulo limite, devido à espessura mínima do fio. Como consequência, haverá o fenômeno indicado corretamente na alternativa: A difusão B interferência C dispersão D refração E reflexão total E o fenômeno pelo qual a luz incide?Reflexão da luz é um fenômeno óptico em que uma onda eletromagnética visível incide em um determinado meio, retornando ao meio original no qual ela se propagava. Existem dois tipos de reflexão, chamados de reflexão regular e difusa.
O que é o fenômeno de refração da luz?Refração da luz é um fenômeno que ocorre nas ondas eletromagnéticas que são transmitidas através de algum meio translúcido ou transparente. Quando a luz penetra em meios refringentes, ou seja, capazes de refratar a luz, a sua velocidade diminui.
Quando a luz incide em uma superfície e volta Qual o nome do fenômeno físico que ocorreu?A reflexão da luz ocorre quando um feixe de luz, ao incidir sobre uma superfície, retorna ao meio de origem. Esse fenômeno pode ser classificado como regular ou difuso. A reflexão da luz é um fenômeno óptico em que um feixe de luz, ao incidir sobre uma superfície, retorna ao seu meio de origem.
O que é o fenômeno da reflexão?Fenômeno óptico relacionado com a propagação da luz
A reflexão da luz é o fenômeno em que uma onda de luz atinge uma superfície e muda de direção e/ou sentido, mas continua no mesmo meio de propagação. A superfície é uma mudança de meio de propagação (ar e vidro, no caso dos espelhos).
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