INTRODUÇÃO A ÓPTICA GEOMÉTRICA

              INTRODUÇÃO A ÓPTICA GEOMÉTRICA

                

 Conceitos:Luz,Raio de luz e Feixe de luz

Um raio de luz é a representação da trajetória da luz em determinado espaço, e sua representação indica de onde a luz sai (fonte) e para onde ela se dirige. O conceito de raio de luz foi introduzido por Alhazen. Propagando-se em meio homogêneo, a luz sempre percorre trajetórias retilíneas; somente em meios não-homogêneos é que a luz pode descrever "curva".
Feixe de luz é um conjunto de raios luminosos, que pode ser convergente, divergente ou paralelo.
a) feixe convergente
O conjunto de raios luminosos converge para um ponto.
b) feixe divergente
O conjunto de raios luminosos diverge a partir de um ponto.
c) feixe paralelo
Todos os raios de luz do conjunto são paralelos entre si.

Sombra e Penumbra

A formação de sombras e penumbras é uma das muitas consequências e aplicações do princípio da propagação retilínea da luz, o qual diz que em meio homogêneo e transparente a luz se propaga sempre em linha reta.

A sombra é definida como uma região onde há ausência parcial de luz, fato esse que é proporcionado pela existência de um obstáculo opaco, ou seja, meio que não permite a passagem de luz. A luminosidade apresentada pela sombra é proporcional à opacidade do objeto, sobre o qual incide a luz.

A penumbra é diferente da sombra, pois trata-se de um ponto de transição entre a luz e a sombra. Imagine um corpo sendo iluminado por uma fonte de luz extensa, ou seja, não puntiforme. Desse acontecimento teremos regiões que não serão atingidas pelos raios luminosos, são as sombras, e regiões que serão atingidas por apenas alguns raios de luz, essa é a região de penumbra.

                                                                                                            

B- Fontes primárias ou corpos luminosos são as fontes que possui luz própria. Exemplos: O Sol, as estrelas, uma lâmpada acesa, etc.

Fontes secundárias ou corpos iluminados são as fontes que não têm luz própria. Exemplos: a Lua, o livro, sua roupa, uma caneta, uma parede, etc.

Quanto as dimensões, as fontes de luz podem ser classificadas em:

Fontes pontuais ou puntiformes, quando suas dimensões são desprezíveis em relação a um ambiente em estudo ou uma fonte representada por um único ponto emitindo infinitos raios de luz. Exemplo: uma pequena lâmpada num estádio de futebol.

Fontes extensas, quando suas dimensões são relevantes a um ambiente em estudo ou uma fonte constituída de infinitos pontos de luz. Exemplos: Uma lâmpada próxima a um livro, o Sol iluminando a Terra, etc.

Quanto ao tipo, classificamos a luz emitida pelas fontes em:

Luz monocromática ou simples é a luz de uma única cor, como a luz monocromática amarela emitida pelo vapor de sódio, nas lâmpadas.

Luz policromática ou luz composta é a luz resultante da mistura de duas ou mais cores, como a luz branca do Sol ou a luz emitida pelo filamento incandescente da lâmpada comum.

A luz branca emitida pelo Sol, é uma luz policromática constituída por um número infinito de cores, as quais podem ser divididas em sete cores principais (as cores do arco íris) : vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

        Meios de Propagação

a) meios transparentes - a luz se propaga de forma regular, de maneira a enxergarmos nitidamente através deles. Ex.: vidro comum, ar, água, etc...

b) meios opacos - não permitem a propagação da luz, de maneira que não podemos ver através deles. Ex.: porta de madeira, concreto, ferro, etc...

c) meios translúcidos - são meios intermediários, a luz atravessa, mas de forma irregular, de maneira que não podemos enxergar nitidamente através deles. Ex.: vidro fosco, papel vegetal, alguns boxes de banheiro, etc...

Fenômenos Ópticos

Considere um feixe de raios luminosos incidindo em uma superfície de separação entre dois meios (1 e 2), plana e homogênea. Desprezando-se a natureza do meio 2, ocorrem, simultaneamente, os fenômenos da reflexão regular, reflexão difusa, refração e absorção da luz.
Em física, estudamos esses fenômenos separadamente para facilitar o entendimento desses conteúdos, que são bastante complexos.

Reflexão Regular

Quando um feixe de raios paralelos incide sobre uma superfície polida, propagando-se no meio 1, este retorna para o meio (1) sem perder o paralelismo.

Reflexão regular da luz

Reflexão Difusa
O feixe de raios paralelos provenientes do meio (1) atinge a superfície de separação com o meio (2) perdendo seu paralelismo e sendo espalhado em todas as direções.

Reflexão difusa da luz

Refração

A luz, proveniente do meio (1), atravessa a superfície de separação entre os dois meios e passa a se propagar no meio (2), sendo a luz, em geral, desviada, assumindo uma direção bem diferente da direção de propagação no meio (1).

Refração da Luz

Absorção

A luz proveniente do meio (1) atinge o meio (2), porém, não retorna ao meio de propagação inicial e nem passa a se propagar no meio (2). Essa luz, por se tratar de energia, é absorvida pele superfície.