Princípios da propagação da luz

 

Conceitos e definições

 Luz --- Grandeza física (forma de energia radiante) emitida sob certas circunstâncias pelos átomos, que nos permite enxergar, fotografar, filmar, etc.

        

 Ela se propaga em meios transparentes como vácuo, ar. vidro, água, etc.                                      

           

 A velocidade da luz no vácuo e (aproximadamente) no ar é da ordem de V=3,0.108m/s

 Como as distâncias percorridas pela luz, das estrelas, dos planetas, do Sol, até a Terra possuem ordens de grandezas

muito elevadas, costuma-se medi-las em ano-luz, que é definido como sendo a distância percorrida pela luz, no vácuo, em um ano com velocidade v=3.108m/s. Esse valor equivale a V=ΔS/Δt  ---  V=3,0.108m/s  ---  Δt=1 ano em segundos @ 3,1.107s  ---  3,0.108=ΔS/3,1.107  ---  ΔS≈9,5.1015m  ---  essa distância corresponde a 1 ano luz.

 A propagação da luz é representada pelos raios de luz que são linhas orientadas que indicam a direção e o sentido de

propagação da luz. Fisicamente, os raios de luz não existem sendo apenas elementos geométricos que facilitam nosso estudo da óptica geométrica.

 Feixe ou pincel de luz --- conjunto de raios de luz

 Fonte de luz --- corpo capaz de emitir luz

Primária ( corpo luminoso) --- emite luz própria --- Sol, lâmpada acesa, chama de uma vela, estrelas,etc.

      

 

Secundária ( corpo iluminado ) ---  recém a luz de uma fonte primária e a refletem (difundem) --- Lua, mesa, parede, etc

        

 Princípios da propagação da luz

- Princípio da propagação retilínea da luz “ em meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta”

          

Este princípio pode ser comprovado pelas figuras acima onde objetos e suas respectivas sombras possuem semelhanças geométricas ou pela figura abaixo onde o observador só enxergará a chama da vela se os orifícios estiverem em linha reta..

-Princípio da independência dos raios luminosos. “ feixes de luz podem se cruzar se que um altere a propagação do outro”

Observe na figura acima que, após se cruzarem os raios de luz continuam seus caminhos como se nada tivesse acontecido.

 

- Princípio da reversibilidade dos raios luminosos. “ A trajetória de um raio de luz permanece a mesma quando se inverte o seu sentido de propagação”

  

Devido à esse princípio, na figura da esquerda acima, se os olhos do motorista estão enxergando os olhos do passageiro, os olhos do passageiro também enxergarão os olhos do motorista e na figura da direita a trajetória dos raios de luz é a mesma, independente de as fontes estarem em P ou em Q.

 Se você está enxergando um objeto, certamente os infinitos raios de luz emitidos pelo objeto devem atingir seus olhos. Os

raios de luz estão sempre dirigidos do objeto para o olho.

 Meios ópticos

Para se enxergar um corpo (no caso a borboleta), a luz emitida por ela deve atravessar o meio e atingir os olhos do observador.

Como o meio transparente (figura I) permite a visão nítida do objeto, em seu interior, os raios de luz percorrem trajetórias regulares, até chegarem ao olho do observador. No meio translúcido, a visão do objeto não é nítida e, em seu interior os raios de luz percorrem trajetórias irregulares, até chegarem ao olho do observador. Nos meios opacos a luz não se propaga e o observador não enxerga o objeto.

 

O que você deve saber 

 Conhecer e entender os três princípios de propagação da luz                                  

 Lembrar que ano luz é medida de distância (distância que a luz percorre em um ano, no vácuo e aproximadamente no ar, com velocidade de 3,0.108m/s.

 Conseqüências da propagação retilínea da luz

 --- Fonte pontual (tamanho desprezível, podendo ser considerado como um ponto) --- projeta só sombra                                                

--- fonte extensa (tamanho não desprezível) --- projeta sombra e penumbra                                                                               

 

Eclipses

--- Eclipse solar                                                                                

                                                         

 

--- Eclipse lunar                                                                                   

 

---Fases da Lua

Um eclipse solar ocorre quando a Lua está na fase Nova e um eclipse da Lua quando está na fase cheia.

Período de lunação corresponde ao intervalo de tempo compreendido entre duas Luas novas consecutivas que é de aproximadamente 30 dias (29 dias, 12 horas e 44 minutos). Como o eclipse solar ocorre na Lua nova e o lunar na Lua cheia, o intervalo de tempo mínimo entre um eclipse solar e um lunar deve ser da metade desse valor (aproximadamente 15 dias, duas semanas), que é o tempo que a Lua para passar da fase de Lua nova para a fase de Lua cheia.

 

--- Câmara escura de orifício

 

Semelhança de triângulos  ---  i/O=d/D  ---  observe que objeto e imagem trocam cima por baixo e direita pela esquerda  --- 

Se o orifício da câmara for aumentado a nitidez da imagem diminui e sua luminosidade aumenta.

 

--- Cálculo da altura de um edifício                                                                                   

 

 Não é possível visualizar um pincel de luz. O máximo que conseguimos é visualizar sua forma se jogarmos farinha ou talco,

 

ou outro algum outro tipo de material particulado sobre ele. Neste caso poderemos observar as partículas do talco ou da farinha, mas não o pincel de luz. Este fenômeno, também observado quando você abre a janela do seu quarto de manhã, deixando a luz do Sol entrar, é conhecido como efeito Tyndall

 A luz branca do Sol ou de uma lâmpada qualquer é denominada luz policromática (várias cores) e é composta das cores monocromáticas (uma só cor), vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente (espalha em todas as direções e sentidos) e que chega aos olhos do observador.

Um corpo negro absorve todas as cores e um corpo branco reflete todas as cores.

 

  Figura 1 – O corpo vermelho reflete difusamente apenas a cor vermelha e o observador enxergará vermelho.

Figura 2 – As sete cores (branca) incidem sobre o corpo amarelo que reflete difusamente somente o amarelo e o observador enxergará essa cor.

 Figura 3 -  As sete cores (branca) incidem sobre o corpo verde que reflete difusamente somente o verde e o observador enxergará verde.

Figura 4 – O corpo negro absorve todas as cores e nenhuma chegará ao observador que verá negro (ausência de cores).

Figura 5 – O corpo violeta reflete difusamente somente o violeta e absorverá o verde, não chegando nenhuma luz ao observador, que verá negro.

Figura 6 – O observador verá vermelho, pois o corpo vermelho reflete difusamente apenas o vermelho.

 As cores primárias são as cores mais puras de todas e, com sua mistura pode-se produzir qualquer cor. As cores primárias são o amarelo, o vermelho e o azul.

As cores secundárias são formadas pela mistura das cores primária e são, o verde, o roxo e o laranja.

 

 

Exercícios