Optics for College Entrance Exams

Cartões · 53

Princípio da Propagação Retilínea da Luz

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

Princípio da Independência dos Raios de Luz

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

Princípio da Reversibilidade da Luz

O caminho seguido pela luz não se altera quando o sentido de propagação é invertido.

Fonte primária (corpo luminoso)

Corpo que emite luz própria, como o Sol, chamas e filamento incandescente de uma lâmpada.

Fonte secundária (corpo iluminado)

Corpo que reflete a luz que incide sobre ele, como a Lua, roupas e paredes.

Câmara escura de orifício (Fórmula)

i / o = p' / p (onde i é a altura da imagem, o a altura do objeto, p a distância do objeto e p' a profundidade da câmara).

Ano-luz

Unidade de distância correspondente ao espaço percorrido pela luz no vácuo durante um ano terrestre (cerca de 9,46 x 10^12 km).

Primeira Lei da Reflexão

O raio incidente, a reta normal e o raio refletido são coplanares.

Segunda Lei da Reflexão

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

Características da imagem em espelho plano

Virtual, direita, simétrica em relação à superfície refletora e com enantiomorfismo (inversão lateral).

Translação de espelho plano (Fórmula)

D = 2d (quando o espelho se desloca de uma distância d, a imagem de um objeto fixo desloca-se 2d).

Rotação de espelho plano (Fórmula)

delta = 2alfa (quando o espelho gira por um ângulo alfa, o raio refletido sofre um desvio angular de 2alfa).

Número de imagens em espelhos planos associados (Fórmula)

N = (360° / alfa) - 1, onde alfa é o ângulo formado entre as duas superfícies refletoras.

Condições de nitidez de Gauss

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

Distância focal em espelhos esféricos (Fórmula)

f = R / 2 (a distância focal é igual à metade do raio de curvatura do espelho esférico).

Equação de Gauss (Fórmula)

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

Aumento linear transversal (Fórmula)

A = i / o = -p' / p = f / (f - p).

Convenção de sinais para espelhos esféricos

Espelho côncavo tem f > 0; espelho convexo tem f < 0; imagem real tem p' > 0; imagem virtual tem p' < 0.

Imagem formada por espelho convexo

Sempre virtual, direita e menor que o objeto, independentemente da posição do objeto diante do espelho.

Objeto além do centro de curvatura (C) em espelho côncavo

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

Objeto sobre o centro de curvatura (C) em espelho côncavo

Imagem real, invertida e de mesmo tamanho, localizada sobre o próprio centro de curvatura.

Objeto entre o centro (C) e o foco (F) em espelho côncavo

Imagem real, invertida e maior, localizada além do centro de curvatura.

Objeto sobre o foco principal (F) em espelho côncavo

Imagem imprópria (raios refletidos saem paralelos e não formam imagem a distância finita).

Objeto entre o foco (F) e o vértice (V) em espelho côncavo

Imagem virtual, direita e maior que o objeto, localizada atrás do espelho.

Índice de refração absoluto (Fórmula)

n = c / v (razão entre a velocidade da luz no vácuo c e a velocidade da luz no meio v).

Índice de refração relativo (Fórmula)

n2,1 = n2 / n1 = v1 / v2 = lambda1 / lambda2.

Lei de Snell-Descartes (Fórmula)

n1 * sen(theta1) = n2 * sen(theta2).

Comportamento da luz ao passar para meio mais refringente

A velocidade diminui e o raio refratado se aproxima da reta normal.

Comportamento da luz ao passar para meio menos refringente

A velocidade aumenta e o raio refratado se afasta da reta normal.

Ângulo limite / Reflexão total (Fórmula)

sen(L) = n_menor / n_maior (ocorre apenas da direção do meio mais refringente para o menos refringente).

Condições para ocorrência de reflexão total

A luz deve ir do meio mais para o menos refringente e o ângulo de incidência deve superar o ângulo limite (i > L).

Fibra óptica

Guia de onda cilíndrico que conduz luz por sucessivas reflexões totais, tendo o núcleo mais refringente que a casca.

Dioptro plano (Fórmula de aproximação paraxial)

p' / p = n_observador / n_objeto (determina a posição aparente de um objeto imerso).

Dispersão luminosa

Separação da luz policromática em suas cores componentes devido a índices de refração diferentes para cada frequência.

Lâmina de faces paralelas (Desvio lateral d)

d = e * sen(i - r) / cos(r), onde e é a espessura da lâmina, i o ângulo de incidência e r o de refração.

Desvio angular em prismas finos

delta = A * (n - 1), onde A é o ângulo de abertura (ou refringência) e n o índice de refração do prisma.

Lente convergente no ar

Lente de bordos finos (biconvexa, plano-convexa, côncavo-convexa) imersa em meio menos refringente.

Lente divergente no ar

Lente de bordos grossos (bicôncava, plano-côncava, convexo-côncava) imersa em meio menos refringente.

Equação dos fabricantes de lentes / Halley (Fórmula)

1/f = (n_lente / n_meio - 1) * (1/R1 + 1/R2), usando convenção de sinal para raios convexos (+) e côncavos (-).

Convergência ou vergência de uma lente (Fórmula)

V = 1 / f (calculada em dioptrias [di] quando a distância focal f é expressa em metros).

Associação de lentes justapostas (Fórmula)

V_total = V1 + V2 + ... + Vn ou 1/f_total = 1/f1 + 1/f2 + ... + 1/fn.

Imagem formada por lente divergente

Sempre virtual, direita e menor que o objeto, independentemente da posição do objeto diante da lente.

Acomodação visual

Ação dos músculos ciliares que altera a curvatura do cristalino para focalizar objetos a diferentes distâncias.

Ponto próximo (PP)

Distância mínima para visão nítida com esforço máximo de acomodação (cerca de 25 cm para um olho normal).

Ponto remoto (PR)

Ponto mais distante conjugado com nitidez sobre a retina sem acomodação visual (no infinito para olho normal).

Miopia (causa e correção)

Olho longo ou excesso de convergência (imagem antes da retina); correção feita com lentes divergentes (V < 0).

Fórmula da vergência para correção de miopia

V = -1 / d_PR (onde d_PR é a distância máxima do ponto remoto do míope em metros).

Hipermetropia (causa e correção)

Olho curto ou convergência insuficiente (imagem atrás da retina); correção feita com lentes convergentes (V > 0).

Presbiopia (vista cansada)

Perda gradual da elasticidade do cristalino associada ao envelhecimento; corrigida por lentes convergentes.

Astigmatismo

Assimetria na curvatura esférica da córnea que desfoca direções diferentes; corrigido por lentes cilíndricas.

Lupa ou microscópio simples

Lente convergente de pequena distância focal que gera imagem virtual, direita e maior quando o objeto fica entre F e V.

Microscópio composto

Sistema formado por objetiva (imagem real e maior) e ocular (atua como lupa gerando imagem final virtual e ampliada).

Luneta astronômica (refratora)

Combinação de objetiva convergente de grande distância focal e ocular convergente de pequena distância focal.