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de raios luminosos da luz, que, apesar de ser uma simplificação da realidade, é um pressuposto bem útil em seu domínio de validade, caracterizando a Óptica Geométrica. Conceitos básicos • Luz: onda eletromagnética que se propaga no vácuo e em alguns meios materiais. Velocidade da luz no vácuo: c = 300.000km/s. • Raio de luz: segmento de reta orientado no sentido da propagação. • Fontes primárias: corpos que emitem luz própria. Ex.: Sol. 2 Física • Fontes secundárias: corpos que refletem a luz emitida pelas fontes primárias. Ex.: Lua. Meios de propagação da luz • Meio transparente: propagação regular da luz; observador vê objeto com nitidez. • Meio translúcido: propagação irregular da luz; observador vê objeto sem nitidez. • Meio opaco: não permite a propagação de luz; ex.: a pele humana. 3 Física Princípios da Óptica Geométrica A luz, durante sua propagação, obedece a uma série de princípios: • Princípio da Propagação Retilínea dos Raios Luminosos: em meios homogêneos e transparentes, a luz se propaga em linha reta. • Princípio da Independência dos Raios Luminosos: quando dois raios de luz ou feixes de luz se cruzam, continuam suas trajetórias individualmente. Um raio não interfere na trajetória de outro. • Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos: o caminho seguido por um raio de luz independe do sentido de propagação. 4 Física Sombra e Penumbra Quando um obstáculo opaco é colocado entre uma fonte de luz e um anteparo, é possível delimitar regiões de sombra e penumbra. Se pensarmos em uma fonte de luz pontual, essas regiões recebem o nome de SOMBRA ou UMBRA. Agora, se pensarmos em uma fonte extensa ou várias fontes pontuais, teremos duas regiões distintas. A região que não recebe luz de região alguma é chamada de sombra, mas a região parcialmente iluminada – que recebe luz da fonte extensa ou de alguma das fontes pontuais – é chamada de PENUMBRA. 5 Física Câmara Escura com Orifício Uma câmara escura com orifício é constituída por uma caixa de paredes opacas; um pequeno orifício é feito em uma das faces. Com isso, a luz vinda de um objeto incide pelo orifício e é refletida no fundo da caixa, gerando uma imagem projetada e invertida em relação ao objeto. Eclipses As regiões de sombra e penumbra de corpos e fontes esféricas são conceitos importantes para entender o fenômeno dos eclipses. Trata-se de um fenômeno natural que acontece com relativa frequência. O último eclipse total do Sol registrado ocorreu em 1999. Como o Sol, a Lua e a Terra são corpos esféricos, valem as considerações anteriores sobre sombra e penumbra. O eclipse do Sol ocorre quando a Lua se interpõe entre o Sol e a Terra; o Sol fica eclipsado pela Lua. Já o eclipse da Lua ocorre quando a Terra se interpõe entre o Sol e a Lua; nesse caso, a Lua entra primeiro no cone de penumbra da Terra e depois na região de sombra da Terra. Obs.: Eclipse solar só ocorre em fase de Lua Nova e eclipse lunar só ocorre em fase de Lua Cheia. 6 Física Fases da Lua No hemisfério sul, as fases da Lua seguem, em média, os seguintes períodos de visibilidade: • Lua Cheia: nasce, tem seu ápice e se põe, respectivamente, às 18h – 24h – 06h. • Lua Nova: nasce, tem seu ápice e se põe, respectivamente, às 06h – 12h – 18h. • Lua Crescente: nasce, tem seu ápice e se põe, respectivamente, às 12h – 18h – 24h. • Lua Minguante: nasce, tem seu ápice e se põe, respectivamente, às 24h – 06h – 12h. Lembre-se que cada fase da Lua dura sete dias, tendo o período lunar, então, uma duração de 28 dias, em média. 7 Física A cor de um Corpo Ao realizar experimentos com a luz solar no século XVII, Isaac Newton verificou que ela dava origem a feixes de luz coloridos quando atravessava um prisma, correspondentes às cores do arco-íris. Dispondo de outro prisma, verificou também que era capaz de recombinar as luzes, fazendo luz solar emanar do prisma, o que chamou de luz branca. Um feixe de luz é chamado de monocromático se for formado por apenas uma das cores do espectro eletromagnético (vermelho, amarelo, alaranjado, verde, azul, anil e violeta), como acontece em um laser. Falaremos do espectro eletromagnético e a teoria ondulatória em outro momento. Ao contrário, um feixe de luz é chamado de policromático quando é formado por várias cores, como é o caso da luz branca. A cor de um corpo iluminado é determinada pela constituição da luz que ele reflete difusamente. Se, por exemplo, um corpo iluminado com luz branca refletir a luz verde e absorver as demais, este corpo terá cor verde; quando iluminado com luz branca, absorvendo-a totalmente, terá cor preta. Se iluminarmos um corpo de cor verde com luz monocromática vermelha, ele nos parecerá preto, pois absorve a luz vermelha, não enviando nada aos nossos olhos. 8 Física Exercícios 1. Considere um observador frente a três anteparos, em um meio homogêneo e transparente, cada um com um orifício em seu respectivo centro, conforme mostra a figura que se segue. Através desses orifícios, o observador consegue enxergar a chama de uma vela devido a um princípio da Óptica Geométrica denominado __________. a) Princípio da independência dos raios de luz. b) Princípio da reversibilidade dos raios de luz. c) Princípio da propagação retilínea da luz. d) Princípio da reflexão dos raios de luz. 2. A uma certa hora da manhã, a inclinação dos raios solares é tal que um muro de 4,0 m de altura projeta, no chão horizontal, uma sombra de comprimento 6,0 m. Uma senhora de 1,6 m de altura, caminhando na direção do muro, é totalmente coberta pela sombra quando se encontra a quantos metros do muro? a) 2,0 b) 2,4 c) 1,5 d) 3,6 e) 1,1 9 Física 3. Considere a ilustração da bandeira do estado do Amazonas: A cor de um objeto iluminado é determinada pela radiação luminosa que ele reflete. Assim, corpo verde reflete apenas luz verde, corpo branco reflete luz de qualquer cor que nele incide, enquanto corpo negro não reflete luz alguma. Caso a bandeira do Amazonas venha a ser iluminada apenas por luz monocromática vermelha, as cores que ela mostrará serão somente a) vermelha e branca. b) vermelha, branca e preta. c) vermelha e verde. d) vermelha, branca e verde. e) vermelha e preta. 4. A figura ilustra, fora de escala, a ocorrência de um eclipse do Sol em determinada região do planeta Terra. Esse evento ocorre quando estiverem alinhados o Sol, a Terra e a Lua, funcionando, respectivamente, como fonte de luz, anteparo e obstáculo. Para que possamos presenciar um eclipse solar, é preciso que estejamos numa época em que a Lua esteja na fase a) nova ou cheia. b) minguante ou crescente. c) cheia, apenas. d) nova, apenas. e) minguante, apenas. 10 Física 5. A 1 metro da parte frontal de uma câmara escura de orifício, uma vela de comprimento 20 cm projeta na parede oposta da câmara uma imagem de 4 cm de altura. A câmara permite que a parede onde é projetada a imagem seja movida, aproximando-se ou afastando-se do orifício. Se o mesmo objeto for colocado a 50 cm do orifício, para que a imagem