Física: Óptica Geométrica

Cartões · 56

Princípio da propagação retilínea da luz

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

Princípio da independência dos raios de luz

A trajetória de um feixe de luz não é alterada quando ele cruza ou intercepta outro feixe luminoso.

Princípio da reversibilidade dos raios de luz

O caminho percorrido pela luz entre dois pontos independe do sentido de sua propagação.

Meio transparente

Meio óptico que permite a passagem quase total e ordenada da luz, possibilitando a visualização nítida de objetos.

Meio translúcido

Meio óptico que transmite a luz de forma difusa, impedindo a visualização nítida de objetos através dele.

Meio opaco

Meio material que absorve ou reflete a luz incidente, impedindo totalmente a sua propagação através dele.

Reflexão regular (ou especular)

Fenômeno em que feixes de luz paralelos incidem sobre superfície lisa e retornam mantendo o paralelismo mútuo.

Reflexão difusa

Espalhamento da luz em várias direções devido a irregularidades microscópicas na superfície de incidência.

1ª Lei da Reflexão

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

2ª Lei da Reflexão

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

Imagem formada por espelho plano

Imagem sempre virtual, direita, do mesmo tamanho do objeto e simétrica em relação ao plano do espelho.

Enantiomorfismo

Propriedade da imagem especular plana de inverter os lados direito e esquerdo em relação ao objeto.

Translação de espelho plano

Se um espelho plano se translada por uma distância d, a imagem correspondente desloca-se pela distância 2d.

Rotação de espelho plano

Ao girar um espelho plano de um ângulo alfa, o raio de luz refletido sofre uma rotação equivalente a 2*alfa.

Fórmula do número de imagens em espelhos planos angulares

N = (360° / alfa) - 1, em que alfa representa o ângulo de abertura formado entre os dois espelhos planos.

Espelho côncavo

Espelho esférico cuja superfície refletora interna converge os raios incidentes paralelos para o foco.

Espelho convexo

Espelho esférico cuja superfície refletora externa diverge os raios luminosos incidentes.

Foco principal (F) de espelho esférico de Gauss

Ponto situado exatamente no ponto médio entre o vértice (V) e o centro de curvatura (C): f = R / 2.

Condições de nitidez de Gauss

Raios incidentes paraxiais e próximos ao eixo principal, incidindo com pequenos ângulos em aberturas reduzidas.

Raio notável paralelo ao eixo principal

Raio incidente paralelo ao eixo óptico principal reflete-se passando pelo foco (ou pelo seu prolongamento).

Raio notável passando pelo foco

Raio incidente que passa pelo foco principal reflete-se paralelamente ao eixo óptico principal.

Raio notável incidindo no centro de curvatura

Raio incidente que passa pelo centro de curvatura reflete-se sobre si mesmo, com ângulo de incidência nulo.

Raio notável incidindo no vértice

Raio que atinge o vértice reflete-se simetricamente em relação ao eixo principal (mesmo ângulo).

Equação de Gauss (fórmula dos pontos conjugados)

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 ou lentes convergentes; f < 0 para espelhos convexos ou lentes divergentes.

Convenção de sinais: distância da imagem (p')

p' > 0 indica que a imagem formada é real; p' < 0 indica que a imagem formada é virtual.

Aumento linear transversal (A)

A = i / o = -p' / p, medindo a razão entre a altura da imagem (i) e a altura do objeto (o).

Imagem formada por espelho convexo

Sempre virtual, direita e menor em relação ao objeto, posicionada atrás da superfície refletora.

Imagem de objeto antes do centro de curvatura (espelho côncavo)

Imagem real, invertida e menor que o objeto, localizada entre o centro de curvatura e o foco.

Imagem de objeto no centro de curvatura (espelho côncavo)

Imagem real, invertida e de tamanho exatamente igual ao do objeto, situada sobre o próprio centro.

Imagem de objeto entre centro e foco (espelho côncavo)

Imagem real, invertida e maior que o objeto, formada em posição além do centro de curvatura.

Imagem imprópria (espelho côncavo)

Forma-se no infinito quando o objeto é colocado exatamente sobre o foco principal (raios emergem paralelos).

Imagem de objeto entre foco e vértice (espelho côncavo)

Imagem virtual, direita e maior que o objeto, situada atrás da superfície refletora do espelho.

Índice de refração absoluto (n)

Razão adimensional n = c / v, onde c é a velocidade da luz no vácuo e v é a velocidade da luz no meio.

Índice de refração relativo (n2,1)

Razão entre o índice do meio de destino e o de origem: n2,1 = n2 / n1 = v1 / v2.

1ª Lei da Refração

O raio incidente, a reta normal à interface e o raio refratado pertencem todos ao mesmo plano.

Lei de Snell-Descartes (2ª Lei da Refração)

n1 * sen(theta1) = n2 * sen(theta2), relacionando índices de refração e ângulos com a reta normal.

Comportamento do raio luminoso ao entrar em meio mais refringente

Ao passar para meio de maior índice de refração, a velocidade diminui e o raio aproxima-se da reta normal.

Comportamento do raio luminoso ao entrar em meio menos refringente

Ao passar para meio de menor índice de refração, a velocidade aumenta e o raio afasta-se da reta normal.

Ângulo limite (L)

Ângulo de incidência no meio mais refringente para o qual o ângulo de refração atinge 90°: sen(L) = n_menor / n_maior.

Reflexão interna total

Ocorre quando a luz se propaga do meio mais refringente para o menos refringente com ângulo de incidência maior que L.

Fibra óptica

Dispositivo condutor de luz baseado no confinamento por sucessivas reflexões totais em um núcleo transparente.

Dioptro plano

Sistema óptico formado por dois meios homogêneos e transparentes separados por uma superfície perfeitamente plana.

Equação do dioptro plano para pequenos ângulos

p' / p = n_observador / n_objeto, determinando a posição aparente de um objeto imerso em outro meio.

Lâmina de faces paralelas

Placa transparente limitada por superfícies planas e paralelas que produz desvio lateral no raio sem mudar sua direção.

Desvio angular mínimo em prisma óptico

Ocorre quando o trajeto do raio de luz dentro do prisma é simétrico em relação às suas duas faces.

Dispersão luminosa

Separação da luz policromática em suas componentes monocromáticas devido à variação de n com o comprimento de onda.

Lentes esféricas de bordos delgados

Lentes de espessura central maior que nas extremidades; comportam-se como convergentes no ar.

Lentes esféricas de bordos espessos

Lentes de espessura central menor que nas extremidades; comportam-se como divergentes no ar.

Equação dos fabricantes de lentes (Halley)

1/f = (n_lente/n_meio - 1) * (1/R1 + 1/R2), usando raios de curvatura positivos para superfícies convexas.

Convergência ou vergência (V)

Capacidade da lente de convergir raios de luz: V = 1 / f, cuja unidade no SI é a dioptria (m^-1).

Associação de lentes delgadas justapostas

A vergência equivalente é dada pela soma algébrica das vergências individuais: V_eq = V1 + V2 + ... + Vn.

Miopia

Anomalia visual em que a imagem foca antes da retina por globo ocular longo; corrigida com lente divergente.

Hipermetropia

Anomalia visual em que a imagem foca atrás da retina por globo ocular curto; corrigida com lente convergente.

Presbiopia (vista cansada)

Perda da capacidade de acomodação do cristalino com o envelhecimento; corrigida por lentes convergentes.

Astigmatismo

Defeito gerado pela curvatura irregular da córnea que desfoca múltiplos eixos; corrigido com lentes cilíndricas.