Física: Ondulatória e Óptica 2

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O que é uma onda estacionária?

Padrão oscilatório formado pela interferência mútua de duas ondas idênticas que se propagam na mesma direção, mas em sentidos opostos.

O que são nós em uma onda estacionária?

Pontos de interferência destrutiva total onde a amplitude de vibração é permanentemente nula.

O que são ventres em uma onda estacionária?

Pontos de interferência construtiva máxima onde a amplitude de vibração atinge o seu maior valor.

Distância entre dois nós consecutivos

Equivale exatamente a meio comprimento de onda (lambda / 2).

Distância entre um nó e o ventre mais próximo

Equivale exatamente a um quarto de comprimento de onda (lambda / 4).

Formação de ondas em cordas de extremidades fixas

As extremidades presas atuam obrigatoriamente como nós devido à impossibilidade física de vibração livre.

Primeiro harmônico em corda fixa nas extremidades

Apresenta dois nós nas pontas e um único ventre no meio, com comprimento de onda igual ao dobro do comprimento da corda.

Harmônicos permitidos em cordas fixas

Todos os múltiplos inteiros da frequência fundamental (harmônicos pares e ímpares: n = 1, 2, 3...).

Comportamento da onda na extremidade de um tubo sonoro aberto

O ar na extremidade aberta tem livre movimentação, formando sempre um ventre de deslocamento (nó de pressão).

Comportamento da onda na extremidade de um tubo sonoro fechado

A barreira rígida impede a movimentação do ar, formando obrigatoriamente um nó de deslocamento (ventre de pressão).

Primeiro harmônico em tubo aberto nas duas pontas

Forma dois ventres nas extremidades e um nó no centro; o comprimento equivale a meio comprimento de onda.

Série de harmônicos em tubos abertos

Apresenta todos os harmônicos naturais (n = 1, 2, 3...), com frequências múltiplas inteiras da frequência fundamental.

Primeiro harmônico em tubo fechado em uma ponta

Forma um nó na extremidade fechada e um ventre na extremidade aberta; o tubo mede um quarto de comprimento de onda.

Série de harmônicos em tubos fechados em uma ponta

Apresenta exclusivamente harmônicos ímpares (n = 1, 3, 5...), inexistindo harmônicos de ordem par.

Princípio da propagação retilínea da luz

Em meios transparentes, homogêneos e isótropos, a luz viaja em linha reta, permitindo a formação de sombras e penumbras.

Princípio da independência dos raios luminosos

Raios ou feixes de luz que se cruzam continuam suas trajetórias de forma independente, sem alterar a rota ou intensidade mútua.

Princípio da reversibilidade dos raios luminosos

A trajetória seguida pela luz em um sentido é rigorosamente a mesma quando o sentido de propagação é invertido.

Formação de sombra e penumbra

Fontes pontuais produzem apenas regiões de sombra nítida, enquanto fontes extensas produzem sombra central e penumbra periférica.

Eclipse solar sob a ótica geométrica

A Lua posiciona-se entre o Sol e a Terra, projetando seu cone de sombra (eclipse total) e de penumbra (eclipse parcial).

Eclipse lunar sob a ótica geométrica

A Terra interpõe-se entre o Sol e a Lua, fazendo com que a Lua atravesse o cone de sombra gerado pela Terra.

Formação de imagem na câmara escura de orifício

Raios luminosos retilíneos do objeto cruzam pelo orifício pontual e projetam no fundo uma imagem real e invertida.

Orientação da imagem na câmara escura

A imagem projetada é invertida de cima para baixo e revertida da esquerda para a direita em relação ao objeto.

Efeito do afastamento do objeto na câmara escura

Ao afastar o objeto da câmara, o tamanho da imagem projetada no fundo diminui proporcionalmente.

Efeito de aumentar a profundidade da câmara escura

Ao aumentar o comprimento da câmara (distância do orifício ao fundo), o tamanho da imagem projetada aumenta.

Primeira lei da reflexão da luz

O raio incidente, o raio refletido e a reta normal à superfície no ponto de incidência estão no mesmo plano (são coplanares).

Segunda lei da reflexão da luz

O ângulo de reflexão é sempre exatamente igual ao ângulo de incidência em relação à reta normal (r = i).

Reflexão regular versus reflexão difusa

Na reflexão regular, raios paralelos refletem paralelos gerando imagem nítida; na difusa, refletem espalhados e não formam imagem.

Formação da imagem em espelho plano

Forma-se atrás da superfície refletora pelo prolongamento dos raios refletidos divergentes.

Natureza da imagem em espelho plano

Sempre virtual, pois é constituída pela interseção geométrica do prolongamento dos raios refletidos.

Orientação da imagem em espelho plano

Sempre direita (não invertida verticalmente) e enantiomorfa (com simetria lateral invertida).

Tamanho da imagem em espelho plano

Sempre igual ao tamanho do objeto, mantendo ampliação unitária constante.

Posição da imagem em espelho plano

Fica a uma distância simétrica atrás do espelho igual à distância do objeto em relação à superfície dele.

Deslocamento da imagem ao mover o espelho plano

Se o espelho é transladado de uma distância 'd', a imagem correspondente translada de uma distância igual a '2d'.

Rotação de espelho plano

Ao girar o espelho de um ângulo alfa, o raio refletido sofre um desvio angular equivalente ao dobro (2 * alfa).

Elementos de um espelho esférico

Vértice (centro da calota), Centro de Curvatura (centro da esfera geradora) e Foco Principal (ponto médio entre ambos).

Condições de nitidez de Gauss

O ângulo de abertura deve ser menor que 10 graus e os raios incidentes devem ser paraxiais (próximos e quase paralelos ao eixo).

Foco do espelho côncavo

Ponto real localizado na frente do espelho onde convergem os raios paraxiais incidentes paralelos ao eixo principal.

Foco do espelho convexo

Ponto virtual localizado atrás do espelho onde divergem os prolongamentos dos raios incidentes paralelos ao eixo principal.

Comportamento do raio que passa pelo centro de curvatura

Incide perpendicularmente à superfície esférica e reflete sobre si mesmo pelo mesmo caminho de incidência.

Comportamento do raio incidente no vértice do espelho

Reflete simetricamente em relação ao eixo principal, mantendo o ângulo de reflexão igual ao de incidência.

Espelho côncavo: objeto antes do centro de curvatura

A imagem é real, invertida, menor que o objeto e situada entre o centro de curvatura e o foco.

Espelho côncavo: objeto sobre o centro de curvatura

A imagem é real, invertida, exatamente do mesmo tamanho do objeto e situada sob o próprio centro de curvatura.

Espelho côncavo: objeto entre o centro de curvatura e o foco

A imagem é real, invertida, maior do que o objeto e posicionada além do centro de curvatura.

Espelho côncavo: objeto posicionado no foco

A imagem é imprópria (raios refletidos saem rigorosamente paralelos e nunca se cruzam).

Espelho côncavo: objeto entre o foco e o vértice

A imagem é virtual, direita, maior do que o objeto e localizada atrás da superfície do espelho.

Formação de imagem no espelho convexo

Para qualquer posição do objeto real, a imagem formada é sempre virtual, direita, menor e localizada atrás do espelho.

Campo visual do espelho convexo

É significativamente mais amplo que o de um espelho plano do mesmo tamanho, ideal para vigilância e retrovisores.

Diferença entre imagem real e imagem virtual

A imagem real é formada pelo cruzamento dos próprios raios e pode ser projetada; a virtual resulta de prolongamentos e não se projeta.

Relação entre orientação e natureza da imagem em espelhos

Em objetos reais, toda imagem real é invertida em relação ao objeto e toda imagem virtual é direita.

Aplicação típica do espelho côncavo

Espelhos de maquiagem ou odontológicos quando usados próximos (ampliação direita) ou faróis de automóveis (raios paralelos no foco).