ÓPTICA

ÓPTICA

1. A Óptica é o ramo da Física que se dedica ao estudo de fenômenos relacionados à luz. Nessa importante parte da Física, são estudados os fenômenos da refração, reflexão, difração, dispersão, formação de imagens em espelhos e lentes, interação entre a luz e os objetos e os diversos instrumentos ópticos.

2. REFRAÇÃO

   • O que é a refração da luz?
     • Refração da luz é o fenômeno que consiste na mudança de velocidade de propagação da onda eletromagnética quando essa atravessa meios ópticos diferentes
     • Durante a refração, o comprimento de onda da luz muda, enquanto a sua frequência permanece constante. A refração pode ou não ser acompanhada de uma mudança na direção da propagação da luz.
   • Como ela funciona e como ocorre?
     • A refração ocorre quando a luz atravessa a interface entre dois meios ópticos e transparentes, como ar e água. Quando isso acontece, a velocidade de propagação da luz muda, uma vez que essa velocidade depende de uma característica de cada meio óptico chamada de índice de refração absoluto. O índice de refração absoluto é uma grandeza adimensional, isto é, uma grandeza que não tem unidade de medida, calculada pela razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz naquele meio.
     • n – índice de refração c – velocidade da luz no vácuo (c ≈ 3,0.108 m/s) v - velocidade da luz no meio (m/s) Quanto maior é o índice de refração de um meio, menor é a velocidade em que a luz se propaga em seu interior, em outras palavras, dizemos que o meio é mais refringente. Uma vez que não existe qualquer meio óptico em que a luz se propague mais rapidamente que no vácuo, o índice de refração absoluto é sempre maior ou igual a 1.

3. A cor não é uma característica própria dos objetos, mas é definida pela luz que os ilumina. Dependendo do tipo de luz que ilumina um objeto, monocromática (uma cor) ou policromática (luz branca), ele pode apresentar-se com diferentes cores.

4. Quando a luz muda de um meio de maior para outro com menor índice de refração, sua velocidade é aumentada ao entrar em contato com o meio menos refringente. Assim, o raio de luz afasta-se da reta normal (N), o que evidencia o aumento de velocidade.

5. As lentes que formam os óculos, conforme cada problema de visão, podem ser convergentes ou divergentes. As convergentes possuem a capacidade de focalizar a luz em um ponto único. Já as divergentes espalham a luz incidente. A capacidade de desvio da luz de uma lente é medida por uma grandeza denominada vergência (V), determinada pelo inverso do foco de uma lente. A unidade de medida para a vergência é a dioptria (di), que equivale ao inverso de um metro (1 di = 1 m – 1). Cotidianamente, usa-se o termo grau para referir-se à vergência de uma lente.

6. REFLEXÂO DA LUZ

   • O que é a reflexão da luz?
     • Reflexão é o fenômeno que consiste no fato de a luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir sobre um objeto ou superfície. É possível esquematizar a reflexão de um raio de luz, ao atingir uma superfície polida, da seguinte forma:
     • 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.
   • Leis da reflexão
     • 1ª lei da reflexão 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.
     • 2ª Lei da reflexão O ângulo de reflexão (r) é sempre igual ao ângulo de incidência (i). i = r

7. DIFRAÇÃO

   • O que é e quando ocorre?
     • A difração é um fenômeno físico que ocorre com qualquer tipo de onda, como, por exemplo, com as ondas sonoras e com os raios de luz, e que pode ser entendido como sendo o desvio da trajetória retilínea da luz após ela passar pela aresta de um objeto.
     • Esse fenômeno acontece quando parte da frente de onda encontra um obstáculo ou barreira. Podemos definir esse fenômeno da seguinte forma:
     • A difração é a propriedade que as ondas têm de contornar obstáculos ou passar por um orifício quando são parcialmente interrompidas por ele. Essa propriedade dos movimentos ondulatórios foi estudada no ano de 1803, pelo médico, físico e cientista inglês Thomas Young, o qual se tornou muito famoso por ter conseguido obter interferência com a luz

8. DISPERÇÃO

   • A dispersão é um fenômeno óptico em que a luz é separada em suas diferentes cores quando refratada através de algum meio transparente, a exemplo do arco-íris, do prisma e da lente fotográfica. A dispersão ocorre quando a velocidade de propagação da luz no interior de algum meio depende da frequência da onda eletromagnética.

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