7-Optica (1) (1)

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  • Óptica 2024/2025 Física

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Teorias de Óptica

  • Óptica Quântica

    • Quantum de energia (fotão)

    • Orbitais atómicas

    • Níveis de energia atómicos

    • LASERs

  • Óptica Ondulatória

    • Interferência

    • Difracção

    • Onda electromagnética

    • Polarização

  • Óptica Geométrica

    • Propagação retilínea (raio)

    • λ ∼ 0

    • Reflexão

    • Refração

    • Dispersão

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Raio luminoso

  • Define direção e sentido de propagação da luz.

  • Em meios homogéneos, raios luminosos são retilíneos.

  • Conceito matemático útil para diagramas ópticos.

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Princípios da Óptica Geométrica

  • Propagação retilínea da luz: A luz propaga-se em linha reta em meios homogéneos e transparentes.

  • Independência dos raios luminosos: Raios de luz não se influenciam mutuamente.

  • Reversibilidade dos raios luminosos: A trajetória é a mesma ao inverter a direção do raio.

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Fenômenos ópticos

  • Quando um feixe de luz incide em superfícies entre meios óticos diversos, podem ocorrer:

    • Reflexão

    • Refratação

    • Absorção

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Reflexão da Luz

  • Ocorre quando a luz muda direção ao incidir em uma superfície.

  • Reflexão Especular: Forma imagens em espelhos.

  • Reflexão Difusa: Permite a visão de objetos iluminados.

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Refração da Luz

  • Passagem de luz entre meios transparentes, muitas vezes mudando direção.

  • Fenômeno responsável pela formação de imagens em lentes.

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Absorção da Luz

  • Parte da energia luminosa é absorvida e convertida em energia térmica.

  • Contribui para o aquecimento de objetos sob luz solar.

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Lei da reflexão

  • Ângulo de incidência (θ_i) é igual ao ângulo de reflexão (θ_r).

  • Raios e a normal à superfície estão no mesmo plano.

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Espelho plano

  • Forma imagens direitas e do mesmo tamanho do objeto.

  • Imagem virtual: raios não existem fisicamente, mas se cruzam na interseção prolongada.

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Construção diagramática da imagem

  • Traçar raios incidentes e suas normais.

  • Prolongar raios refletidos para encontrar a imagem.

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Características das imagens em espelhos planos

  • Dimensões iguais às do objeto.

  • Direita em relação ao objeto.

  • Distância do objeto à imagem é a mesma, mas lateralmente invertida.

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Espelhos esféricos

  • Foco principal (F): ponto de convergência.

  • Foco real (côncavo) e virtual (convexo).

  • Distância focal = R/2, R é o raio de curvatura.

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Traçado de raios em espelhos

  • Para determinar a imagem, traçar raios de um ponto do objeto.

  • Utilização das equações dos espelhos.

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Visualização de espelhos esféricos

  • Diagramas que representam a estrutura dos espelhos.

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Formação de imagem em espelhos esféricos

  • Diferentes características de imagem (tamanho, localização, orientação) para espelhos côncavos e convexos.

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Formação de imagem em espelhos côncavos

  • Exemplos de raios incidentes e suas respectivas imagens formadas.

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Índice de refração

  • Índices de diferentes materiais para a luz.

  • Comparação da velocidade da luz em diferentes meios.

  • Índice de refração (n) definido como n = c/v.

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Dispersão cromática

  • Separação de luz policromática ao passar por meios transparentes.

  • Valores do índice de refração para diferentes cores.

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Dispersão cromática: Prisma

  • Newton e a decomposição da luz branca em suas cores constitutivas.

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Refracção da luz – Lei de Snell

  • Mudança de direção seguindo a lei de Snell: ni * sin(θ_i) = nt * sin(θ_t).

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Reflexão interna total

  • Condições para a reflexão interna total em fibras ópticas.

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Refracção da luz – Lentes finas

  • Tipos de lentes: convergentes e divergentes.

  • Lentes em materiais com maior índice de refração que o ambiente.

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Formação de imagem - Lente convergente

  • Lei das lentes finas e ampliação da imagem explicada.

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Formação de imagem - Lente divergente

  • Lei das lentes finas para lentes divergentes.

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Formação de imagem – Método gráfico

  • Diagrama do comportamento dos raios em lentes.

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Imagem - Lentes

  • Diagrama ilustrativo da formação de imagens em lentes.

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Formação de imagem – Câmara fotográfica

  • Estrutura de uma câmera e como a imagem é formada no sensor CCD.

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Formação de imagem – Microscópio composto

  • Interação de imagens formadas por lentes objetivas e oculares.

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Formação de imagem – Telescópio astronômico

  • Configuração de um telescópio em formação de imagens.

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Olho humano

  • Estrutura do olho e suas partes.

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Formação de imagem – Olho humano

  • Processo de acomodação visual através do cristalino.

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Defeitos de visão

  • Miopia: raios focam à frente da retina por olhos longos.

  • Hipermetropia: raios focam atrás da retina por olhos curtos.

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Correção dos defeitos de visão

  • Uso de lentes corretivas para miopia e hipermetropia.

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Exercícios de formação de imagens

  • Exemplificação e condições de formação de imagens reais e virtuais a partir de lentes.