Princípios de Óptica Geométrica


Sejam bem-vindos a mais uma aula \o/

         Hoje finalizaremos nossos estudos sobre a luz, abordando (vocês já devem ter lido o título) os princípios da óptica geométrica. Antes de dissertar sobre os princípios vamos à origem deles.
        
         Para escrever o grande livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, Newton realizou diversos estudos e experimentos. Um desses experimentos foi observar raios de luz que penetravam em uma sala escura através de um pequeno orifício.

na imagem vemos uma demonstração de Newton sobre a propagação retilínea da luz


         Com essa observação ele percebeu que a trajetória da luz é retilínea, temos então o primeiro princípio da óptica geométrica!

       Princípio da Propagação Retilínea dos Raios Luminosos: em meios homogêneos, transparentes e isótropos os raios luminosos se propagam de forma retilínea. Devido a esse princípio que representamos os raios de luz por um segmento de reta orientado.

         Princípio de Reversibilidade dos Raios Luminosos: em meios homogêneos, transparentes a trajetória de um raio luminoso não se altera quando o sentido do seu percurso é invertido.

         Princípio da Independência dos Raios Luminosos: em qualquer meio onde os raios de luz se cruzem, eles seguem sua trajetória original, sem que nenhuma característica (direção, cor e sentido) se altere.

             Quais as aplicações desses princípios?

       Sombra e penumbra são fenômenos que ocorrem devido à propagação retilínea da luz.

            Vamos considerar uma fonte de luz pontual e um anteparo P, entre os dois um corpo opaco C.

representação do exemplo. via:alunosonline


         A região entre C e P não recebe luz, essa região é denominada sombra, pois não é iluminada por nenhuma parte da fonte de luz.

         Agora uma fonte extensa de luz nas mesmas condições do exemplo anterior.

representação do exemplo. via:alunosonline


         Observamos uma região de sombra, mas também podemos notar uma região mais clara, que recebe um pouco de luz da fonte, essa região é conhecida como penumbra.

Sombra é a região que não recebe luz direta da fonte, enquanto a penumbra recebe parte da luz.

         Fenômenos com formação de sombra e penumbra são comuns para nós, seguem abaixo dois exemplos:

eclipse solar. via:ciência cultura

eclipse lunar. via:uranometrianova


         Percebam que os eclipses são semelhantes aos exemplos mencionados para estudarmos sombra e penumbra.

         Decorrem ainda do princípio de propagação retilínea da luz o ângulo visual e a câmara escura de orifício.
        
         Ângulo visual (θ): é o ângulo que enxergamos o tamanho dos objetos. Ele depende da extensão do objeto e da posição do mesmo em relação aos olhos do observador. Quando maior a distância do objeto, menor o ângulo visual e menor parece ser o objeto. O menor ângulo visual do globo ocular é denominado limite de acuidade visual e é da ordem de um minuto.

ângulo visual

         Câmara escura de orifício: é uma caixa de paredes opacas, com um pequeno orifício (O) em uma das paredes. Um objeto luminoso ou iluminado é colocado em frente à câmara. Os raios de luz que partem do objeto atravessam o orifício (O) determinam na parede oposta ao orifício uma imagem semelhante e invertida do objeto. A câmara escura de orifício é o precursor da máquina fotográfica!

câmara escura de orifício. via:os fundamentos da física

         Considerando:

         AB = tamanho o objeto

         o = objeto

         O = orifício

         i = imagem

         A’B’ = tamanho da imagem

         p = distância do objeto ao orifício (O)

         p’ = distância do orifício (O) a imagem (i)
        

         O triângulo ABO é semelhante ao triângulo A’B’O, podemos concluir que:



         Essa expressão é conhecida como a equação da câmara escura.
        
         Se aumentarmos o diâmetro do orifício, isso diminui a nitidez da imagem (i), embora a luminosidade aumente.

         Assim terminamos nossos estudos sobre a luz \o/
        
        Espero que tenham gostado pessoal, na próxima aula iremos trabalhar com os espelhos planos!
        
      Obrigado pela atenção, comentem, compartilhem, critiquem, só assim podemos construir um blog melhor para vocês \o/

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