Óptica Geométrica

Óptica Geométrica

1. A óptica geométrica é o ramo da óptica que se baseia na noção de raio de luz para descrever os fenômenos como a reflexão, a refração e a formação de imagens por meio da geometria, sem se importar com a natureza da luz.

   • As divisões da óptica são duas: Óptica Física, que estuda os fenômenos da natureza da luz, e Óptica Geométrica, que estuda a propagação e o comportamento da luz
     • Os raios de luz são segmentos de reta que representam a direção e o sentido de propagação da luz. Eles podem ser emitidos por dois tipos de fonte:
       • Fontes extensas: quando possuem dimensões consideráveis se comparadas às dimensões do objeto a ser iluminado. Por exemplo: uma lâmpada acesa perto de um livro
       • Fontes pontuais: se as dimensões da fonte de luz forem consideradas desprezíveis em relação ao objeto a ser iluminado.
       • Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. A luz emitida por uma fonte pontual propaga-se em todas as direções, sendo assim, ele é denominado feixe divergente de raios de luz. Quando os raios são paralelos, como no caso da luz emitida por uma lanterna, dizemos que o feixe de luz é convergente.

2. Fenômenos luminosos

   • Fenômenos que ocorrem quando a luz atinge uma superfície. Podem ser: reflexão, refração, difusão e absorção.
     • A reflexão da luz é responsável por conseguirmos enxergar a maior parte dos objetos ao nosso redor. A maioria desses corpos são fontes secundárias de luz, também chamados de corpos iluminados, ou seja, não produzem sua própria luz, apenas refletem os raios luminosos que chegam até eles.
     • A refração ocorre quando a luz é transmitida através da interface de dois meios transparentes, como o ar e a água. Nesse processo, a luz sofre uma mudança em sua velocidade de propagação, podendo ficar mais rápida ou mais lenta, dependendo do índice de refração do meio em que adentra.
     • A absorção da luz consiste na diminuição da energia de uma radiação, neste caso a luz, na sua passagem através da matéria, isto é, uma acumulação na matéria de parte da energia proveniente de radiações luminosas.
     • Quando a superfície é irregular, o feixe luminoso sofre reflexão difusa. É pela difusão que observamos os objetos iluminados. A maioria das superfícies são ásperas, suas irregularidades refletem a luz em diversas direções. Esse tipo de luz refletida se chama luz difusa.

3. Propagação da luz

   • A principio, existem três meios que permitem que o feixe de luz atravesse o material. Tais meios classificam-se como: Transparente, Translúcido e Opaco.
     • O transparente é o que não interfere na propagação da luz, ou seja, a passagem é regular e dá para observar um objeto atrás de forma clara. Como exemplo, o ar e o vidro. Já o translúcido, a luminosidade até passa, porém de maneira irregular. Em outras palavras, é possível enxergar o objeto, mas não totalmente. Um exemplo comum é o vidro fosco. Por fim, o opaco faz jus ao nome e não deixa a luz se propagar. Sendo assim, não é possível enxergar o objeto que esteja atrás. Entre os materiais que não permitem a passagem da luz, podem ser citados placas e madeiras.
   • Princípios da Propagação da Luz
     • O primeiro princípio, chamado de reversibilidade, é basicamente o que acontece quando você vê uma pessoa pelo espelho.
       • Outro princípio é o da interdependência dos raios luminosos. Em síntese, os feixes de luz, mesmo se cruzando, não alteram seus próprios percursos.
         • Quando a luz se propaga em linha reta ela transmite toda sua luminosidade. Entretanto, quando um objeto opaco entra no caminho luminoso, são gerados efeitos como a sombra e a penumbra.
           • A sombra é a parte sem luz, ou seja, é o pedaço que o objeto opaco tampa por completo. Por outro lado, a penumbra é a região com menos luminosidade. Em outras palavras, é o ponto de transição da parte luminosa para a sombra.

4. Espelhos

   • Espelho plano – Possui superfície reflexiva plana. Espelho esférico côncavo – Sua superfície corresponde a uma região semi-esférica cuja área interna é reflexiva. Espelho esférico convexo – Sua superfície corresponde a uma região semi-esférica cuja área externa é reflexiva.
     • Espelhos planos são sistemas ópticos de espelhos constituídos por superfícies planas e polidas, capazes de refletir regularmente a luz, como acontece com a superfície do mercúrio em equilíbrio numa cuba, a superfície de um lago, o vidro de uma janela; não, contudo, em uma colher, já que o lado onde o alimento é depositado funciona como um espelho côncavo e o lado oposto como espelho convexo.
     • Espelhos esféricos são superfícies semelhantes a calotas ou seções esféricas refletoras, capazes de promover a reflexão da luz de forma regular. Existem dois tipos de espelhos esféricos, os espelhos côncavos e os espelhos convexos. Enquanto os espelhos côncavos convergem a luz refletida, os convexos divergem-na.

5. Lentes

   • As lentes são dispositivos ópticos que funcionam pela refração da luz. Elas podem ser classificadas como convergentes e divergentes de acordo com o seu formato.
     • tipos: Lentes biconvexas: apresentam duas partes convexas; Lentes plano-convexas: possuem um lado plano e outro convexo; Lentes côncavo-convexas: com um lado côncavo e o outro convexo.
     • Lentes divergentes, ou negativas: se o centro é mais fino que as bordas. Podem ser classificadas como: Lentes bicôncavas: caso apresentem as duas faces côncavas; Lentes plano-côncavas: quando apresentam um lado plano e o outro côncavo; Lentes convexo-côncavas: com um lado convexo e outro côncavo.