Óptica: Lentes esféricas

Lentes esféricas

Dentre todas as aplicações da óptica geométrica, a que mais se destaca pelo seu uso no cotidiano é o estudo das lentes esféricas, seja em sofisticados equipamentos de pesquisa astronômica, ou em câmeras digitais comuns, seja em lentes de óculos ou lupas.

Chamamos lente esférica o sistema óptico constituido de três meios homogêneos e transparentes, sendo que as fronteiras entre cada par sejam duas superfícies esféricas ou uma superfície esférica e uma superfície plana, as quais chamamos faces da lente.

Para um estudo simples consideraremos que o segundo meio é a lente propriamente dita, e que o primeiro e terceiro meios são extamente iguais, normalmente a lente de vidro imersa em ar.

Tipos de lentes

Dentre as lentes esféricas que são utilizadas, seis delas são de maior importância no estudo de óptica, sendo elas:

 Lente biconvexa

É convexa em ambas as faces e tem a periferia mais fina que a região central, seus elementos são:

• C1 e C2 - Centros de curvatura das faces esféricas;
• R1 e R2 - Raios de Curvatura das faces;
• V1 e V2 - Vértices da lente;
• Eixo Principal - Eixo que contém C1 e C2;
• Espessura da Lente - distância entre V1 e V2
• n1 - índice de refração do meio que circula a lente;
• n2 - de refração da lente

Lente plano-convexa

É plana em uma das faces e convexa em outra, tem a perferia mais fina que a região central, seus elementos são:

• C1 - Centro de curvatura da face esférica;
• R1 e R2 - raios de curvatura das faces;
• V1 - vértice da lente;
• Eixo Principal - eixo que estão contidos C1 e V2
• n1 - índice de refração do meio que circunda a lente
• n2 - índice de refração da lente; 

Lente côncavo-convexa

Tem uma de suas faces côncava e outra convexa, tem a periferia mais fina que a região central. Seus elementos são:

• C1 e C2 - centros de curvatura das faces esféricas;
• R1 e R2 - raios de curvatura das faces;
• V1 e V2 - vértices da lente;
• Eixo Principal - eixo que contém C1 e C2;
• Espessura da lente - distância entre V1 e V2;
• n1 - índice de refração do meio que circunda a lente;
• n2 - índice de refração da lente;

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Óptica: Espelhos Esféricos

Espelhos Esféricos:

Espelho esférico é constituído de uma superfície lisa e polida com formato esférico. Se a parte refletora for interna será um espelho côncavo caso a superfície refletora seja a parte externa será um espelho convexo.

A posição e o tamanho das imagens formadas pelos espelhos esféricos podem ser determinados a partir do comportamento dos raios que saem do objeto e incidem o espelho, podemos pegar apenas três raios notáveis para determinar as características da imagem:

1- Todo raio que incide paralelamente ao eixo principal é refletido passando pelo foco(F), e o caminho inverso também ocorre.

2- Todo raio que incide sobre o centro de curvatura(C) reflete-se sobre si mesmo.

3- Todo raio que incide sobre o vértice(V) é refletido simetricamente em relação ao eixo principal. O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.

Características das imagens nos espelhos esféricos:

As características das imagens nos espelhos esféricos mudam de acordo com quando mudamos a posição do objeto na frente do espelho.

Temos dois tipos de imagem, virtual e real:

*Imagem virtual: é vista no ponto de encontro dos prolongamentos dos raios refletidos

*Imagem real: é vista em um ponto onde realmente passam os raios refletidos

Podemos dizer como as imagens irão se comportar sabendo qual a posição do objeto em relação ao espelho:

Espelhos Côncavos:

1- Objeto localizado antes do centro de curvatura(C):

A imagem é real, está posicionada entre o centro de curvatura(C) e o foco(F), é invertida e o seu tamanho é menor que o objeto.

2- Objeto localizado sobre o centro de curvatura (C):

A imagem é real, está posicionada sobre o centro de curvatura(C), é invertida e tem o mesmo do objeto.

3- Objeto localizado entre o centro de curvatura (C) e o foco (F):

A imagem é real, está posicionada antes do centro de curvatura(C), é invertida e o seu tamanho é maior que o objeto.

4- Objeto localizado sobre o foco(F):

A imagem é imprópria, pois os raios de luz saem paralelos.

5- Objeto localizado entre o foco(F) e o vértice(V):

A imagem é virtual, está posicionada atrás do espelho ou depois do vértice(V), é direita e o seu tamanho é maior que o objeto.

Os espelhos côncavos são muito usados por mulheres para passar maquiagem no rosto, pois amplia a imagem.

Espelhos Convexos:

A imagem nos espelhos convexos sempre será virtual, estará posicionada entre o foco(F) e o vértice(V), será direita e o seu tamanho será menor que o objeto.

Os espelhos convexos são bastante utilizados nos retrovisores direito dos carros, pois diminui a imagem para que caibam mais imagens no espelho, dando assim uma ampla visão.

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Óptica: Reflexão da Luz - Fundamentos

Reflexão da Luz - Fundamentos

Reflexão é o fenômeno que consiste no fato de a luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir sobre um objeto ou superfície.

É possível esquematizar a reflexão de um raio de luz, ao atingir uma superfície polida, da seguinte forma:

AB = raio de luz incidente

BC = raio de luz refletido

N = reta normal à superfície no ponto B

T = reta tangente à superfície no ponto B

i = ângulo de incidência, formado entre o raio incidente e a reta normal.

r = ângulo refletido, formado entre o raio refletido e a reta normal.

Leis da reflexão

Os fenômenos em que acontecem reflexão, tanto regular quanto difusa e seletiva, obedecem a duas leis fundamentais que são:

1ª lei da reflexão

O raio de luz refletido e o raio de luz incidente, assim como a reta normal à superfície, pertencem ao mesmo plano, ou seja, são coplanares.

2ª Lei da reflexão

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

i = r

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Óptica: Conceito

Ilusão de Óptica

Óptica é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionados à luz. A óptica explica os fenômenos da reflexão, refração e difração. O estudo da óptica divide-se em duas partes:

Óptica geométrica: nessa parte são estudados os fenômenos ópticos relacionados às trajetórias seguidas pela luz. Para isso é necessária a noção de raio de luz e as leis que regulamentam o comportamento desses raios.
Óptica física: é a parte da óptica que estuda os fenômenos ópticos, levando em conta a teoria sobre a composição da luz.

Essa parte da física é muito presente no cotidiano, sua aplicação vai desde o uso dos óculos ao uso dos mais eficientes e sofisticados equipamentos utilizados para pesquisas científicas como, por exemplo, os aparelhos de telescópio e microscópio. São algumas das aplicações da óptica:

• Na correção de defeitos visuais;
• Na construção de instrumentos de observação como, por exemplo, os telescópios e microscópios;
• Em câmeras fotográficas e na cinematografia.

 Entre muitas outras aplicações.

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