Olá queridos alunos do 9º ano. Vamos começar os nossos estudos desse assunto super fácil, que é a óptica geométrica!

1. CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES DE LUZ

Existem dois tipos de fontes de luz na natureza: a fonte primária e a secundária.

Uma fonte de luz primária gera a sua própria luz. O Sol, uma tela de televisão ligada e uma fogueira acesa são exemplos de fontes de luz primária.

Uma fonte de luz secundária é um objeto que não produz a sua própria luz. É necessário que a luz de uma fonte primária reflita nesses objetos para que eles possam serem vistos.

1.1 A dimensão das fontes de luz

As dimensões das fontes podem ser resumidas a seguir:

• Fonte Puntiforme ou Pontual – é toda fonte que tem tamanho desprezível em relação à distância dela ao observador, como um vagalume, por exemplo.

• Fonte de Luz Extensa – é toda fonte que tem dimensões relevantes em relação à distância dela ao observador, como o Sol e a Lua.

2. MEIOS DE PROPAGAÇÃO DA LUZ

No cotidiano, existem três meios onde a luz pode ser propagar.

• Meio opaco: é um meio onde a luz é absorvida e refletida e não consegue atravessa o objeto.
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• Meio transparente: é um meio que permite a passagem da luz sem provocar desvios irregulares.

 

 

 

 

 

• Meio translúcido: é um meio que permite a passagem da luz, porém os raios de luz sofrem desvios aleatórios e a imagem do objeto não é clara.

 

 

3. PRINCÍPIOS DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

A luz apresenta três princípios que são fundamentais para explicar diversos fenômenos presentes no cotidiano.

3.1 Princípio da Independência dos Raios Luminosos

A luz não é matéria, mas sim, uma onda que transporta energia. Por isso, quando dois raios de luz se cruzam, eles mantem as suas trajetórias sem nenhuma interação.

 

3.2 Princípio da Reversibilidade dos Raios Luminosos

O princípio da reversibilidade afirma que o caminho seguido por um raio de luz em um sentido deve ser o mesmo no sentido inverso.

Observe a luz percorrendo o caminho AB e refletindo no espelho S do lado esquerdo. A luz percorre o caminho BC.

Agora inverta o processo. Faça com que a luz percorra o caminho CB e você notará que o raio refletido segue exatamente o caminho BA.

 

3.3 Princípio da Propagação Retilínea da Luz

A luz se propaga em linha reta nos meios homogêneos. Uma simples prova dessa propriedade é acionar um laser. Observamos que a luz se propaga e linha reta até atingir uma superfície, como uma parede.

4. CONSEQUÊNCIAS DA PROPAGAÇÃO RETILÍNEA DA LUZ

• Fonte puntiforme

Observe a ilustração a seguir. Uma fonte puntiforme e um anteparo (meio opaco) de raio a. Uma sombra de raio b é produzida atrás do anteparo. Sendo x a distância da fonte ao anteparo e y a distância da fonte à sombra, temos:

A relação acima permite determinar as grandezas x,y,a e b. Fontes puntiformes não produzem penumbra.

 

 

• Fonte Extensa

As fontes extensas, como uma lâmpada fluorescente, são capazes de produzir regiões de sombra (ausência total de luz) e penumbra (região pouco iluminada).

4.1. Fases da lua

A Lua executa um movimento aproximadamente circular em torno da Terra, completando uma volta em 28 dias. As fases da Lua representam a parte da luz que observamos dependendo da posição da Lua em relação a Terra.

A cada semana a aparência da Lua muda. Ela pode se apresentar completamente iluminada pelo Sol (Lua cheia), parcialmente iluminada (Lua crescente ou minguante) ou simplesmente desaparecer (Lua nova). O fenômeno ocorre devido a sua translação ao redor da Terra. Observe o esquema que resume as fases da lua.

4.2. Eclipse

Os eclipses são fenômenos que ocorrem devido a propagação retilínea da luz. Existem dois tipos de eclipses: o lunar e o solar.

4.2.1. Eclipse Lunar

O eclipse lunar ocorre quando a Lua passa pelo cone de sombra da Terra (região não iluminada pelo Sol) e os três astros Sol, Terra e a Lua estão perfeitamente alinhados.

O eclipse penumbral ocorre quando a Lua entra na penumbra da Terra.

O eclipse lunar pode ser total (a Lua entra por completo na sombra da Terra) ou parcial (apenas uma parte da Lua entra na sombra da Terra).

Um eclipse total da Lua dura aproximadamente 1,7 horas.

4.2.2 Eclipse do Sol

O eclipse do Sol ocorre durante o dia quando a Lua se alinha entre o Sol e a Terra. A Lua é um meio opaco e não permite a passagem da luz. A sombra da Lua se projeta sobre uma região pequena da Terra. A Lua encobre o Sol e o dia se transforma em noite.

A Lua (por ser muito menor do que a Terra) produz uma sombra que cobre apenas uma região muito específica da Terra (muitas vezes sobre o oceano). Apenas poucos privilegiados que se encontrarem nesta região poderão observar esse tipo de eclipse. Por isso, podemos passar toda a vida sem presenciar este belo fenômeno da natureza.

O eclipse Solar também pode ser total (quando a Lua encobre completamente o Sol) ou parcial, quando a Lua encobre apenas parte do Sol.

5. CÂMARA ESCURA

A câmara escura funciona através do princípio da propagação retilínea da luz. Observe na figura abaixo a trajetória seguida por dois raios que partem das extremidades do objeto e atingem o papel vegetal no fundo da caixa. A imagem tem a orientação invertida (nesse caso se forma de cabeça para baixo).

Sendo o e i o tamanho do objeto e da imagem respectivamente; p a distância do objeto à câmara e p´ é o tamanho da câmara, temos: