Óptica: Fontes de Luz, Espelhos e Refração


É uma linha orientada que representa a direção e o sentido de propagação de luz. Trata-se de um ente puramente geométrico. O sentido da visão nos coloca em comunicação com o meio externo; proporcionando-nos sensações de tamanho, de forma, de cor dos objetos que nos rodeiam, através da emanação de alguma coisa que partindo desses objetos, atinge nossos olhos, determinando essas sensações. Esta “alguma coisa” que atinge nossos olhos é denominada LUZ.

Óptica

A óptica é o capítulo da Física que tem por finalidade estudar o agente físico luz. Estuda o comportamento do agente luz nos diversos meios materiais e frente a determinadas peças, tais como: espelhos, placas de vidro, lentes, etc., sem, todavia, se preocupar com a natureza do agente luz. Por este motivo, em Óptica Geométrica, aceitamos que o agente físico luz é causa de sensação visual. O desenvolvimento da Óptica Geométrica exige o conhecimento de alguns elementos, que passamos a descrever.

FONTES DE LUZ

Os corpos para serem vistos, precisam emitir luz até nossos olhos. Isto ocorre quando o corpo possui luz própria (Fonte Primária ou Luminosa) ou apenas reflete a luz proveniente de outro corpo (Fonte Secundária ou Iluminada):

Fonte Primária => emite luz própria.
Fonte incandescente => emite luz sob altíssima temperatura.
Fonte luminescente => emite luz a baixas temperaturas.
Fonte fluorescente => emite luz apenas enquanto houver agente excitador.
Fonte fosforescente => emite luz por algum tempo após o agente excitador ser desligado.
Fonte Bioluminescente => emite luz proveniente de reações químicas como o vaga-lume.
Fonte Secundária => emite luz refletida.
Feixe de luz: É o conjunto de raios de luz.

DE PROPAGAÇÃO

Na natureza encontramos:
• Meio Transparente: Permite a propagação da luz e uma visualização nítida da forma da fonte da independência. A propagação da luz independe da existência de outros raios de luz na região que atravessa. Exemplos: H2O, ar, vidro, vácuo, etc.
• Meio translúcido: Deixa passar a luz mas não permite uma visualização nítida da fonte. Exemplo: vidro de banheiro, etc.
• Meio opaco: Não deixa passar a luz.

Princípio da propagação da luz

Nos meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta.
a) Reflexão regular
b) Reflexão Difusa

NATUREZA DOS PONTOS

É o vértice de um pincel de luz “incidente” no sistema óptico.
c) Refração Regular
d) Refração Difusa
e) Absorção

Nitidez de Gauss

Para que um espelho esférico forneça imagens nítidas, o mesmo deve obedecer as seguintes condições:
1. O espelho deve ter pequeno ângulo de abertura (a < 10°). 2. Os raios incidentes devem ser próximos ao eixo principal. 3. Os raios incidentes devem ser pouco inclinados em relação ao eixo principal. Apesar das infinitas possibilidades de trajetória da luz, existem algumas notáveis extremamente importantes: =>    Todo raio de luz que incidir paralelamente ao eixo principal de um espelho esférico se reflete passando pelo foco principal.
=>    Todo raio de luz que incidir no espelho esférico passando pelo centro de curvatura reflete-se sobre si mesmo.
=>    Todo raio de luz que incidir no vértice de um espelho esférico, reflete-se simetricamente ao eixo principal.

Com as propriedades citadas, podemos construir as imagens formadas pelos espelhos esféricos, utilizando apenas dois dos muitos raios de luz que partem do objeto.

Objeto antes do centro (C)

Vale ainda ressaltar algumas conclusões e consequências destas construções:
=> Somente imagens reais podem ser projetadas.
=> Estando o objeto muito próximo de um espelho côncavo, este se comporta como “espelho de aumento”.
=> A imagem real de um objeto real é invertida.
=> A imagem virtual de um objeto real é direita.

O espelho convexo é usado como espelho retrovisor de motocicletas e em portas de garagens

f – abscissa do foco (medida algébrica da distância focal).
p – abscissa do objeto (medida algébrica da distância do objeto ao espelho).
p’- abscissa da imagem (medida algébrica da distância da imagem ao espelho).
o – ordenada do objeto.
i – ordenada da imagem.
V – vértice

Conjugada de Gauss: devido ao maior campo visual que oferece.

Ponto Imagem

É o vértice de um pincel de luz “emergente” do sistema óptico.

Pontos Conjugados: S – Sistema Óptico Refrator PjCS –    Ponto Objeto Real (P.O.R) P2(S)-    Ponto Imagem Real (P.I.R)

Formação de Imagens nos Espelhos Planos

1a Lei: Posição da Imagem
2a Lei: ângulo de incidência = ângulo de reflexão.

Os triângulos PAB e P’AB são iguais, portanto: PA = AP’ ou seja: a imagem é simétrica do objeto em relação ao plano do espelho.

Conclusão: As dimensões da imagem são sempre iguais às dimensões do objeto.

Esquematicamente: Em ambos os espelhos, é necessário conhecer os elementos que os caracterizam.