Introdução à óptica geométrica by EDUARDA DAMAZIO PEREIRA E SOUZA

Equipe:

edamazio — 2023-10-08 17:33:20 UTC

Ana Clara Azevedo;
Ana Laura Mâncio Marque;
Bianca Mota Timm;
Eduarda Damazio Pereira e Souza;
Lavínia Maria Rodrigues Barbosa.

Conceito

edamazio — 2023-10-08 17:43:07 UTC

A óptica geométrica é o campo da física que visa estudar o comportamento da luz, incluindo a forma como se propaga através de um meio, a classificação das superfícies com base no seu comportamento em relação à luz e os fenómenos que ocorrem quando a luz atinge as superfícies.

edamazio — 2023-10-08 17:47:37 UTC

As fontes de luz são corpos que têm propriedades de emitir ondas eletromagnéticas. Neste caso, as fontes de luz podem ser classificadas em:

Fonte de luz primária: luzes que emitem luz própria, por exemplo, o sol ou um fósforo acesso;
Fonte de luz secundária: são aqueles que ao receberem a luz de uma fonte primária a refletem, por exemplo, a lua e nuvens.

3 Fenômenos da Óptica

edamazio — 2023-10-08 18:29:46 UTC

Reflexão Regular: A luz que incide na superfície e retorna ao mesmo meio, regularmente.
Reflexão Difusa: A luz que incide sobre a superfície volta ao mesmo meio, de forma irregular.
Transmissão: quando a luz atravessa um meio óptico translúcido ou transparente, após a luz atravessar por esse meio sua velocidade e direção de propagação podem mudar.
Absorção: a luz atinge a superfície, mas não é refletida e nem refratada, mas sim absorvida pelo corpo se convertendo em energia e o aquecendo.

Referências

edamazio — 2023-10-08 18:41:47 UTC

VINÍCIUS, Marcos. Óptica Geométrica. [S. l.], 28 jul. 2022. Disponível em: https://querobolsa.com.br/enem/fisica/optica-geometrica. Acesso em: 8 out. 2023.

RODRIGUES, Herbert. Eclipse total da Lua ocorre neste domingo e será visível em todo o Brasil. [S. l.]: Infor Bahia, 15 maio 2022. Disponível em: https://inforbahia.com.br/online/noticia/60730/eclipse-total-da-lua-ocorre-neste-domingo-e-sera-visivel-em-todo-o-brasil. Acesso em: 9 out. 2023.

REALIZE EDUCAÇÃO. Introdução à óptica geométrica. [S. l.], [202-]. Disponível em: https://realizeeducacao.com.br/wiki/introducao-a-optica-geometrica/. Acesso em: 7 out. 2023.

TANAKA, Hugo Shigueo. Óptica geométrica. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/optica-geometrica. Acesso em: 08 de October de 2023.

ROSENBERG; Marissa. A criar eclipses na sala de aula. 29 jul. 2012. Disponível em: https://www.scienceinschool.org/pt-pt/article/2012/eclipses-pt-pt/ . Acesso em: 07 out. 2023.

AMORIM, Diego. CONSTRUÇÃO DE UM MODELO DIDÁTICO REPRESENTATIVO PARA VISUALIZAÇÃO DE FASES DA LUA E ECLIPSES. [S. l.], 2017. Disponível em: file:///C:/Users/aula/Downloads/walison,+RELEA_A3_n23%20(2).pdf. Acesso em: 10 out. 2023.

MUNDO EDUCAÇÃO. Óptica Geométrica: A Óptica Geométrica é a área da Física que possui como objeto de estudo o comportamento da luz.. [S. l.], [201-]. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/optica-geometrica.htm#:~:text=Feixe%20convergente%3A%20ocorre%20quando%20raios,pontos%20%C3%A9%20um%20exemplo%20disso. Acesso em: 18 out. 2023.

O MUNDO DA FÍSICA. Fórmula de óptica geométrica. 27 de Jan de 2013. Disponível em: https://pt.slideshare.net/fisicaboulanger/frmula-de-ptica-geomtrica . Acesso em: 06 nov. 2023.

EXPERIMENTO: SIMULAÇÃO DE ECLIPSES.

laviniamaria3 — 2023-10-09 12:29:18 UTC

O objetivo do experimento é visualizar os princípios da óptica geométrica, a superfície opaca, e a fonte primária e secundária em uma situação real.

CONCEITUANDO: O ECLIPSE LUNAR

laviniamaria3 — 2023-10-09 12:33:57 UTC

Este é mais comum.

A Terra é uma superfície opaca, então não deixa que as luzes solares continuem a se propagar de forma retilínea, e, quando ela está alinhada entre o Sol e a Lua faz uma Sombra e não permite que a Lua, que por sua vez não possui luz própria, seja vista em uma parte chamada Umbra que presencia o Eclipse Lunar Total. Ainda assim, há as luzes solares e elas tangenciam os astros o que torna determinado espaço parcialmente iluminado, é a chamada Penumbra que presencia o Eclipse Lunar Parcial .

CONCEITUANDO: ECLIPSE SOLAR

laviniamaria3 — 2023-10-09 12:36:43 UTC

Este é menos comum.

A Lua é uma superfície opaca e quando ela fica alinhada entre o Sol e a Terra faz uma Sombra no planeta, porque impede que as luzes solares passem. O espaço que fica totalmente na Sombra é chamado Umbra e presencia o Eclipse Solar Total, e, aquele que recebe um pouco da iluminação das luzes solares que tangenciam os astros é a chamada Penumbra que presencia o Eclipse Solar Parcial.

Materiais:

laviniamaria3 — 2023-10-09 12:41:31 UTC

* Cerca de 40 cm de comprimento de arame firme, porém maleável;

* Fita-cola/fita duplex;

* Fita dupla face;

* Um rolo/tubo de papel higiênico;

* Lanterna;

* Tesoura;

* Régua;

* Folha de alumínio;

* Duas bolas de isopor (uma do tamanho aproximado de uma laranja e outra do tamanho aproximado de uma bola de ping pong);

* Pilha de livros/cadernos;

* Isopor plano (cerca de 60 cm de comprimento e pelo menos 20 cm de largura) ou qualquer coisa que sirva como suporte.

Procedimentos - parte 1:

laviniamaria3 — 2023-10-09 12:58:22 UTC

Obs. inicial: os representantes dos astros devem ter certa distância uns dos outros; nós utilizamos 10 cm entre cada um.

1. Faça uma série de cortes verticais uniformes de 2 cm nas duas extremidades do rolo de papel higiênico;

2. Dobre para o lado externo esses cortes e cole os cortes de uma extremidade do rolo a cerca de 13cm da extremidade do suporte;

3. Com fita-cola deve-se colar a esfera de isopor maior nas tiras dobradas para o lado externo da outra extremidade do rolo não colada; (Terra);

Obs.: pense no rolo como um tronco e a esfera como uma copa.

Procedimentos - parte 3:

laviniamaria3 — 2023-10-09 13:00:01 UTC

7. A outra extremidade do arame deve ser posta na Lua (como foi posta na Terra) de forma que o equador da Lua esteja paralelo ao equador da Terra; os dois astros devem ter cerca de 10 cm de distância;

8. Coloque a pilha de livros na outra extremidade do suporte de forma que a lanterna (Sol) também esteja paralela ao equador dos outros dois astros;

9. Para ver a simulação do Eclipse Solar mantenha a Lua no meio, porém para ver a simulação do Eclipse Lunar gire a Lua de forma que a Terra fique entre os outros dois astros (adapte a posição do Sol para ver o comportamento das luzes solares).

Procedimentos - parte 2:

laviniamaria3 — 2023-10-09 13:00:25 UTC

4. A bola menor deve ser envolta pelo alumínio, sendo que o lado brilhante deve estar para fora; (Lua);

5. Insira uma extremidade do arame através do topo da Terra, de modo a que o arame fique na vertical, deixando o arame perfurar o suporte;

6. Deixe cerca de 1 cm de arame acima da Terra sobrando e dobre-o em ângulo reto (90°);

CONCLUSÃO

Azevedoclara — 2023-10-16 12:34:29 UTC

O experimento ocorreu de acordo com as expectativas; houveram algumas dificuldades na montagem, mas foram seladas rapidamente. É muito importante essa dinâmica do trabalho, pois abre, para os alunos, uma visão de interesse mais amplo para com os fenômenos solares/lunares, que nos aparecem de tempos em tempos, e não apossamos de respostas quando acontece.

Dentro do experimento, deve-se enfatizar que as dimensões, tanto dos corpos celestes, quanto das distâncias envolvidas, não estão em escalas relativas, para não confundir quem assiste.

No Eclipse Solar, a lua (bolinha de isopor envolto em alumínio) bloqueia a luz do Sol em parte da Terra. Todavia, a vista para esse fenômeno depende, exclusivamente, da posição do ser humano dentro do planeta (assim como no Eclipse Lunar). E, no lunar, a Lua, a Terra e o Sol estão alinhados retilineamente, fazendo com que a Lua não seja vista.

Curiosidade: A Lua de Sangue

Azevedoclara — 2023-10-16 12:47:39 UTC

O que acontece para, em tempos determinados, vermos a Lua totalmente avermelhada no céu?

Esse fenômeno ocorre nos eclipses lunares (exceto no penumbral) por conta da refração da luz. Ocorre uma variação de tonalidade de acordo com a decomposição da luz branca em contato com a atmosfera terrestre, assim a Umbra não fica totalmente escura; essa variação ocorre sempre no vermelho. Segundo a Nasa, a agência espacial norte-americana, quanto mais poeira ou nuvens na atmosfera da Terra durante o eclipse, mais vermelha a Lua aparecerá, pois as outras cores são absorvidas, como um filtro, enquanto a que mais se destaca é o vermelho.

Azevedoclara — 2023-10-16 12:51:27 UTC

Vídeo do passo a passo:

Azevedoclara — 2023-10-16 14:01:49 UTC

Formas de Propagação

manciomarques — 2023-10-18 22:22:53 UTC

Feixe Convergente: ocorre quando raios de luz se aproximam no decorrer da propagação. É necessário algum tipo de lente.

Exemplo: projetar a luz do Sol em uma lupa para causar a combustão em pequenos pontos é um exemplo disso.

Feixe Divergente: há um ângulo de abertura entre os raios de luz que faz com eles se separem à medida que se propagam no meio.

Exemplo: lâmpadas domésticas ou lanternas comuns.

Feixe Paralelo: os raios de luz são paralelos uns com outros, sem ângulos de abertura para separá-los no decorrer da propagação no meio.

Exemplo: é muito utilizada em holofotes ou lanternas para mergulho.

Princípios da Óptica Geométrica

manciomarques — 2023-10-18 22:33:35 UTC

1° Lei - Propagação Retilínea da Luz: a menos que a luz troque de meio ou se aproxime de algo que distorça grandemente o meio, ela não faz curvas, se mantendo sempre retilínea.

2° Lei - Independência dos Feixes de Luz: quando dois feixes luminosos se cruzam, não acontece interferência destrutiva. O que ocorre, no máximo, é uma superposição de ondas. Quando dois feixes incidem no mesmo lugar, ele só ficará mais iluminado.

3° Lei - Reversibilidade do Trajeto da Luz: o caminho que a luz percorre para ir do ponto A até o ponto B é exatamente o mesmo que ela faz para ir de B até A.

ANÁLISE DO EXPERIMENTO

laviniamaria3 — 2023-10-21 17:40:29 UTC

Com o experimento “Simulação de Eclipses” pode-se observar que a propagação da luz obedece aos seus três princípios. No caso do eclipse solar, por exemplo, é observável que a fonte primária de luz (Sol) ao ter seus feixes de luz colidindo com a superfície opaca (Lua (que é uma fonte secundária)) não muda a direção, pois a luz, por sua vez, continua a se propagar de forma retilínea, sendo que a superfície opaca absorve e/ou reflete os feixes, proporcionando assim a reversibilidade dos feixes de luz; porém, alguns desses feixes não colidem com a superfície opaca, mas tangenciam, o que propicia a continuidade desses feixes de forma retilínea sem que um destrua o outro, isso porque são independentes. No caso do eclipse lunar, funciona da mesma forma, porém a superfície opaca seria a Terra. E, a partir de todas essas observações, é possível concluir dizendo que esse comportamento retilíneo da luz é o que leva a existência do fenômeno eclipse que, por sua vez, também tem um comportamento físico geométrico, pois a formação da Sombra (Umbra e Penumbra) é um resultado direto não apenas do alinhamento dos astros, mas principalmente do comportamento da luz segundo os parâmetros da óptica geométrica.

Tipos de Superfícies da Óptica

biatimm3110 — 2023-11-05 22:53:33 UTC

Os três tipos de superfícies que a luz incide são: transparentes, translúcidos e opacos.

Superfícies transparentes: elas permitem que os raios de luz passem totalmente. Para uma superfície ser considerada transparente, a imagem vista através dela e também sem ela deve ser exatamente a mesma, sem deformação alguma. Podemos citar como exemplos o ar, o vácuo (meio com ausência até mesmo de gases) e certos tipos de vidro.

Superfícies translúcidas: sua característica principal é permitir parcialmente a passagem dos raios de luz. Exemplos delas são os óculos de Sol, vidros coloridos e sacolas de plástico.

Superfícies opacas: são superfícies que não permitem a passagem dos raios de luz. Exemplos desse tipo de meio são tijolos, madeira, PVC e cerâmicas.

Algumas fórmulas...

laviniamaria3 — 2023-11-06 15:49:22 UTC

Sombras e alturas.

H/h = S/s

Sendo,

H = altura do prédio

h = altura da haste

S = sombra da haste

Lei da refração.

i = r

Sendo,

i = ângulo de incidência

r = ângulo de reflexão