ÓPTICA GEOMÉTRICA

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ÓPTICA GEOMÉTRICA by Mind Map: ÓPTICA GEOMÉTRICA

1. Lentes

1.1. O sistema óptico constituído de três meios homogêneos e transparentes

1.1.1. As fronteiras entre cada par sejam duas superfícies esféricas ou uma superfície esférica e uma superfície plana, as quais chamamos faces da lente

1.2. As lentes são dispositivos ópticos que funcionam pela refração da luz

1.3. O material que as constitui normalmente é o vidro, mas o plástico também pode ser utilizado.

1.4. As principais características desses dispositivos são a transparência e a superfície esférica

1.5. Tipos de lentes

1.5.1. De acordo com a curvatura apresentada podem ser classificadas como:

1.5.1.1. Lentes convergentes / Positivas

1.5.1.1.1. Quando a parte do centro é mais espessa que as bordas. Elas podem ser de três tipos

1.5.1.2. Lentes divergentes / Negativas

1.5.1.2.1. Se o centro é mais fino que as bordas

1.5.1.2.2. Lente bicôncava

1.5.1.2.3. Lente plano-côncava

1.5.1.2.4. Lente convexo-côncava

1.6. Elementos das lentes

1.6.1. C1 e C2: centros de curvatura das faces esféricas

1.6.2. R1 e R2: raios de curvatura das faces esféricas

1.6.3. Eixo principal da lente: onde estão contidos C1 e V1

1.6.4. n1: índice de refração que circunda a lente

1.6.5. n2: índice de refração da lente

1.6.6. e: espessura da lente

1.6.7. V1 e V2: Vértices da lente

1.7. Nomenclatura das lentes

1.7.1. É convencionado usar como primeiro nome o da face de maior raio de curvatura seguido do menor raio

1.7.1.1. Já que a mesma lente pode ter um lado côncavo e outro convexo

1.8. Comportamento óptico

1.8.1. Divergentes

1.8.1.1. Os raios de luz incidem paralelos ao eixo principal, eles sofrem dupla refração e se espalham

1.8.1.1.1. Como o foco dessas lentes é formado pelo encontro de projeções dos raios de luz incidentes, ele é classificado como virtual

1.8.2. Convergentes

1.8.2.1. Os raios de luz incidem paralelos ao eixo principal e, após sofrerem refração, se concentram em um único ponto, este ponto é o foco

1.9. Centro óptico

1.9.1. Espessura desprezível em comparação ao raio de curvatura

1.9.1.1. Se representar uma lente podemos usar apenas uma linha perpendicular ao eixo principal apresentando nas pontas do segmento o comportamento da lente

1.9.1.1.1. O ponto onde a representação da lente cruza o eixo principal é chamado de centro óptico da lente (O)

2. Espelhos

2.1. Espelhos planos

2.1.1. São superfícies aplainadas e polidas os quais possuem poder de reflexão

2.1.1.1. A reflexão forma regular de maneira que o feixe de luz se apresenta bem definido e segue somente uma direção

2.1.2. Possuem diversos formatos, a saber: circular, triangular, poligonal, dentre outros

2.1.2.1. Ex: Vidro

2.1.2.1.1. É uma placa de vidro cuja superfície posterior recebeu uma fina película de prata

2.1.3. Formação da Imagem

2.1.3.1. Enantiomorfa

2.1.3.1.1. Na medida que se forma à mesma distância do espelho que o objeto

2.1.3.2. Imagem com a mesma forma e tamanho

2.1.3.3. Ivertida (esquerda na direita e vice-versa)

2.1.3.3.1. .

2.1.3.4. Os raios que partem de um objeto, diante de um espelho plano, refletem-se no espelho e atingem nossos olhos

2.1.3.4.1. Uma trajetória angular

2.1.3.4.2. Temos a impressão de que são provenientes de um objeto atrás do espelho

2.1.3.5. A imagem gerada por um espelho plano (I)

2.1.3.5.1. É sempre virtual (formada atrás do espelho)

2.1.3.5.2. Direita (mesma posição do objeto original)

2.1.3.5.3. Igual (mesmo tamanho do objeto original)

2.1.3.5.4. A imagem gerada por um espelho plano (EP)

2.1.4. Translação de um espelho plano

2.1.4.1. A parte superior do desenho mostra uma pessoa a uma distância do espelho

2.1.4.1.1. A imagem aparece a uma distância em relação ao espelho

2.1.4.1.2. Na parte inferior da figura, o espelho é transladado para a direita

2.1.4.2. Ou seja:

2.1.4.2.1. Pelo desenho

2.1.5. Associação de Espelhos Planos

2.1.5.1. Colocamos os espelhos lado a lado

2.1.5.1.1. As imagens que se formam multiplicam-se

2.1.5.1.2. Compondo um ângulo (α) e na medida que (α) diminui, o número de imagens aumenta

2.1.5.1.3. O número de imagens (n)

2.2. Espelhos esféricos

2.2.1. Qualquer calota esférica que seja polida e possua alto poder de reflexão

2.2.2. Espelho convexo

2.2.2.1. Superfície espelhada (polida) é a superfície externa da casca esférica

2.2.2.1.1. A imagem de um objeto num espelho convexo (curvatura para fora), como nos espelhos retrovisores como dos carros, estará na posição correta, mas será reduzida.

2.2.3. Espelho côncavo

2.2.3.1. Superfície espelhada (polida) é a superfície interna da casca esférica

2.2.3.1.1. Um objeto próximo de um espelho côncavo (curvatura para dentro) produzirá uma imagem na posição correta e ampliada

2.2.3.1.2. . Um objeto distante produzirá imagem de cabeça para baixo e reduzida

2.2.4. Aspectos geométricos dos espelhos esféricos

2.2.4.1. C é o centro da esfera

2.2.4.2. V é o vértice da calota

2.2.4.3. O eixo que passa pelo centro e pelo vértice da calota é chamado eixo principal

2.2.4.4. As demais retas que cruzam o centro da esfera são chamadas eixos secundários

2.2.4.5. O ângulo , que mede a distância angular entre os dois eixos secundários que cruzam os dois pontos mais externos da calota, é a abertura do espelho

2.2.4.6. O raio da esfera R que origina a calota é chamado raios de curvatura do espelho

2.2.4.7. Um sistema óptico que consegue conjugar a um ponto objeto

2.2.4.7.1. Um único ponto como imagem é dito estigmático.

2.2.5. Gauss

2.2.5.1. Os raios de luz deveriam incidir paralelos ou pouco inclinados em relação ao eixo principal e próximos dele

2.2.5.1.1. Para se ter nitidez na imagem, o ângulo de abertura do espelho tem que ser inferior a 10 graus

2.2.6. Reflexão da luz em espelhos esféricos

2.2.6.1. Duas leis da reflexão também são obedecidas nos espelhos esféricos

2.2.6.1.1. Os ângulos de incidência e reflexão são iguais

2.2.6.1.2. Os ângulos de incidência e reflexão são iguais

2.2.7. Focos dos espelhos esféricos

2.2.7.1. Para os espelhos côncavos de Gauss

2.2.7.1.1. Todos os raios luminosos que incidirem ao longo de uma direção paralela ao eixo secundário passam por (ou convergem para) um mesmo ponto F

2.2.7.2. No caso dos espelhos convexos

2.2.7.2.1. A continuação do raio refletido é que passa pelo foco. Tudo se passa como se os raios refletidos se originassem do foco

2.2.8. Determinação de imagens

2.2.8.1. Analisando objetos diante de um espelho esférico em posição perpendicular ao eixo principal do espelho

2.2.8.1.1. Um objeto pode ser:

2.2.9. Equação fundamental dos espelhos esféricos

2.2.9.1. Dadas a distância focal e posição do objeto, é possível determinar analiticamente a posição da imagem através da equação de Gauss, que é expressa por:

2.2.9.1.1. A altura da imagem e o seu Aumento linear ( A ), o quanto ela for ampliada

2.2.10. Raios de luz especiais / Raios notáveis

2.2.10.1. Incidem em certos pontos do espelho que se reflete de uma forma muito peculiar

2.2.10.1.1. Todo raio que incide paralelamente ao eixo do espelho, se reflete passando pelo foco do mesmo

2.2.10.1.2. O raio que passa pelo centro do espelho, que é refletido sobre si mesmo

3. A Óptica Geométrica é responsável pelo estudo de alguns conceitos físicos

3.1. Formação de sombra

3.1.1. Penumbra

3.1.2. Eclipse

3.1.3. A formação de uma região destituída de luz, é uma consequência do princípio de propagação retilínea da luz.

3.2. Reflexão

3.2.1. É o fenômeno que consiste no fato de a luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir sobre uma superfície de separação entre dois meios.

3.2.2. O raio incidente e o raio refletido estão no mesmo plano perpendicular à superfície

3.2.2.1. A lei da reflexão

3.2.2.1.1. O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência: θI = θR

3.3. Refração

3.3.1. É o fenômeno que consiste no fato de a luz passar de um meio para outro diferente.

3.4. Imagens nos instrumentos ópticos

3.4.1. São utilizados no nosso cotidiano e baseiam-se nos princípios da óptica para permitir

3.4.1.1. Ex: O olho humano

3.4.1.1.1. É formado basicamente por três partes:

3.5. Câmara Escura com Orifício

3.5.1. É constituída por uma caixa de paredes opacas; um pequeno orifício é feito em uma das faces

3.5.1.1. Com isso, a luz vinda de um objeto incide pelo orifício e é refletida no fundo da caixa

3.5.1.1.1. Gerando uma imagem projetada e invertida em relação ao objeto

3.6. A cor de um corpo

3.6.1. Experimentos de Newton

3.6.1.1. A luz solar dava origem a feixes de luz coloridos quando atravessava um prisma

3.6.1.1.1. Correspondentes às cores do arco-íris.

3.6.1.1.2. Em outro prisma

3.6.2. Feixe de luz policromático

3.6.2.1. Formado por várias cores, como é o caso da luz branca

3.6.3. Feixe de luz monocromáticose

3.6.3.1. Formado por apenas uma das cores do espectro eletromagnético (vermelho, amarelo, alaranjado, verde, azul, anil e violeta)

3.6.4. A cor de um corpo iluminado é determinada pela constituição da luz que ele reflete difusamente

3.6.4.1. Corpo iluminado com luz branca refletir a luz verde e absorver as demais, este corpo terá cor verde

4. Princípios da Óptica Geométrica

4.1. A luz obedece alguns princípios

4.1.1. Princípio da Propagação Retilínea dos Raios Luminosos

4.1.1.1. Em meios homogêneos e transparentes, a luz se propaga em linha reta

4.1.2. Princípio da Independência dos Raios Luminosos

4.1.2.1. Quando dois raios de luz ou feixes de luz se cruzam, continuam suas trajetórias individualmente.

4.1.2.1.1. Um raio não interfere na trajetória de outro

4.1.3. Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos

4.1.3.1. O caminho seguido por um raio de luz independe do sentido de propagação

5. O que é?

5.1. Quando a luz é considerada uma partícula e seus estudos são feitos a partir do conceito de raios de luz, conferindo um modelo geométrico para a luz

6. Conceitos Básicos

6.1. Luz

6.1.1. O que é?

6.1.1.1. Onda eletromagnética que se propaga no vácuo e em alguns meios materiais

6.1.2. Velocidade da luz no vácuo: c = 300.000km/s.

6.1.3. Raio de luz

6.1.3.1. Segmento de reta orientado no sentido da propagação

6.1.3.2. Podem ser emitidos por dois tipos de fonte

6.1.3.2.1. Fontes primárias

6.1.3.2.2. Fontes secundárias

6.1.3.3. Dimensão das fontes luminosas

6.1.3.3.1. Fontes extensas

6.1.3.3.2. Fontes pontuais

6.1.3.4. Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz

6.1.3.4.1. .

6.1.4. Meios de Propagação da Luz

6.1.4.1. Meio transparente

6.1.4.1.1. Propagação regular da luz

6.1.4.2. Meio translúcido

6.1.4.2.1. Propagação irregular da luz

6.1.4.3. Meio opaco

6.1.4.3.1. Não permite a propagação de luz