Física: Ondulatória e Óptica

Cartões · 54

Onda estacionária

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

Nó (ou nodo)

Ponto de interferência totalmente destrutiva em uma onda estacionária, onde a amplitude de oscilação é nula.

Ventre (ou antinó)

Ponto de interferência totalmente construtiva em uma onda estacionária, onde a amplitude de oscilação atinge o valor máximo.

Distância entre nós consecutivos

d = λ / 2, onde λ é o comprimento de onda da onda estacionária.

Distância entre nó e ventre consecutivos

d = λ / 4, correspondente a um quarto do comprimento de onda.

Fórmula de Taylor (velocidade na corda)

v = √(T / μ), onde v é a velocidade, T é a força de tração na corda e μ é a densidade linear de massa.

Densidade linear da corda (fórmula)

μ = m / L, onde m é a massa da corda e L é o seu comprimento.

Corda fixa em ambas as extremidades (comprimento de onda)

λ_n = 2L / n, onde L é o comprimento da corda e n é o número do harmônico (n = 1, 2, 3...).

Frequência dos harmônicos em corda fixa nos dois extremos

f_n = n · v / (2L), onde n é a ordem do harmônico (n = 1, 2, 3...), v é a velocidade e L o comprimento.

Tubo sonoro aberto nas duas extremidades (frequência)

f_n = n · v / (2L), produzindo todos os harmônicos (n = 1, 2, 3...), com ventres de deslocamento nas pontas abertas.

Tubo sonoro fechado em uma extremidade (frequência)

f_n = n · v / (4L), gerando apenas harmônicos ímpares (n = 1, 3, 5...), com nó no fundo e ventre na abertura.

Primeiro harmônico (frequência fundamental)

A menor frequência capaz de formar uma onda estacionária no sistema (n = 1).

Princípio da propagação retilínea da luz

Em meios homogêneos, isotrópicos e transparentes, a luz se propaga sempre em linha reta.

Princípio da independência dos raios de luz

A trajetória de um feixe de luz não é alterada ao cruzar com outros feixes de luz.

Princípio da reversibilidade dos raios de luz

O caminho óptico percorrido pela luz independe do sentido de sua propagação.

Fonte pontual de luz

Fonte luminosa com dimensões desprezíveis em relação às distâncias observadas; produz apenas sombra nítida, sem penumbra.

Fonte extensa de luz

Fonte cujas dimensões não podem ser desprezadas; projeta regiões de sombra (escuridão total) e penumbra (iluminação parcial).

Câmara escura de orifício (definição)

Caixa opaca fechada com um pequeno furo por onde a luz entra e projeta uma imagem real e invertida na parede oposta.

Equação da câmara escura de orifício

o / i = p / p', onde o é a altura do objeto, i a altura da imagem, p a distância do objeto ao furo e p' a profundidade da caixa.

Natureza da imagem na câmara escura

A imagem projetada é real e sempre invertida vertical e horizontalmente em relação ao objeto.

Primeira lei da reflexão

O raio incidente, o raio refletido e a reta normal à superfície no ponto de incidência são coplanares.

Segunda lei da reflexão

O ângulo de incidência (i) é geometricamente igual ao ângulo de reflexão (r): i = r.

Reflexão regular (ou especular)

Reflexão sobre superfície lisa e polida, na qual raios paralelos incidentes são refletidos também paralelos entre si.

Reflexão difusa

Reflexão sobre superfície rugosa, espalhando os raios em várias direções, permitindo enxergar objetos que não emitem luz própria.

Imagem formada por espelho plano

É virtual, direita, com o mesmo tamanho do objeto e enantiomorfa (reversão direita-esquerda).

Simetria em espelho plano

p = p', onde a distância do objeto ao espelho é exatamente igual à distância da imagem virtual ao espelho.

Translação de espelho plano

d_imagem = 2 · d_espelho: se o espelho se desloca uma distância d, a imagem correspondente se desloca 2d.

Velocidade da imagem na translação de espelho plano

v_imagem = 2 · v_espelho, onde o espelho se move com velocidade constante em relação ao objeto fixo.

Rotação de espelho plano

Δ = 2 · α: ao girar o espelho por um ângulo α, o raio refletido sofre um desvio angular equivalente ao dobro (2α).

Campo visual de um espelho plano

Região do espaço que um observador consegue enxergar por reflexão, delimitada pelo traçado a partir da imagem do olho.

Associação de espelhos planos (fórmula)

N = (360° / α) - 1, onde N é o número de imagens formadas e α é o ângulo de abertura entre os espelhos planos associados.

Espelho côncavo (definição)

Espelho esférico em que a superfície refletora corresponde à calota interna da esfera; apresenta foco real e convergente.

Espelho convexo (definição)

Espelho esférico em que a superfície refletora é a face externa da calota; apresenta foco virtual e divergente.

Condições de nitidez de Gauss

Ângulo de abertura menor que 10° e raios incidentes paraxiais (muito próximos do eixo principal e pouco inclinados).

Vértice de espelho esférico (V)

Polo geométrico da calota esférica onde o eixo óptico principal intercepta a superfície do espelho.

Centro de curvatura (C)

Centro geométrico da esfera da qual a calota foi retirada; a distância até o vértice equivale ao raio de curvatura R.

Foco principal de espelho esférico

Ponto do eixo principal para onde convergem (côncavo) ou de onde divergem (convexo) raios paraxiais paralelos ao eixo.

Distância focal (fórmula de Gauss)

f = R / 2, onde f é a distância focal e R é o raio de curvatura do espelho esférico.

Raio incidente paralelo ao eixo principal

Reflete-se passando pelo foco principal (côncavo) ou na direção do foco principal (convexo).

Raio incidente que passa pelo foco

Reflete-se paralelamente ao eixo principal do espelho esférico.

Raio incidente sobre o vértice

Reflete-se simetricamente em relação ao eixo principal (ângulo de incidência igual ao de reflexão no vértice).

Raio incidente que passa pelo centro de curvatura

Reflete-se sobre si mesmo na mesma linha de incidência, pois atinge a superfície perpendicularmente (i = 0°).

Equação dos pontos conjugados de Gauss

1 / f = 1 / p + 1 / p', relacionando distância focal (f), distância do objeto (p) e distância da imagem (p').

Convenção de sinais: distância focal (f)

f > 0 para espelhos côncavos (foco real); f < 0 para espelhos convexos (foco virtual).

Convenção de sinais: posição da imagem (p')

p' > 0 para imagem real (na frente do espelho); p' < 0 para imagem virtual (atrás do espelho).

Aumento linear transversal (fórmula)

A = i / o = -p' / p, onde i é o tamanho da imagem, o o tamanho do objeto, p a posição do objeto e p' da imagem.

Convenção de sinais: aumento linear transversal (A)

A > 0 indica imagem direita (mesmo sentido do objeto); A < 0 indica imagem invertida.

Imagem de objeto antes do centro de curvatura (côncavo)

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

Imagem de objeto sobre o centro de curvatura (côncavo)

A imagem é real, invertida e de tamanho exatamente igual ao do objeto, localizada sobre o próprio centro.

Imagem de objeto entre o centro e o foco (côncavo)

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

Imagem de objeto sobre o foco principal (côncavo)

Imagem imprópria: os raios refletidos são paralelos e não se cruzam (distância p' tende ao infinito).

Imagem de objeto entre o foco e o vértice (côncavo)

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

Natureza única da imagem em espelho convexo

Para qualquer objeto real, a imagem formada é sempre virtual, direita, menor que o objeto e entre V e F.

Principal aplicação do espelho convexo

Espelhos retrovisores e de segurança em comércios, pois oferecem um campo visual ampliado em troca de imagens reduzidas.