Curiosidade

Ilusão Óptica Natural - Torre de Luz no Gelo

Esse impressionante fenômeno geralmente é formado a partir da luz do sol, mas também pode ser criado por luz artificial.

Na fotografia tirada pelo Steve Doherty, a temperatura estava por volta de -3C e as torres iluminadas de gelo puderam ser vistas a olho nú por 30 minutos.


Segundo o físico Les Cowley, fundador do site óptica atmosférica Atoptics.co.uk, esse fenômeno geralmente ocorre em temperaturas muito frias, algo em torno de -10C a -15C. Nesse fenômeno com os cristais de gelo, é formada uma placa conhecida como "Pó de Diamante", algo raro de acontecer em regiões como o Reino Unido por precisarem de temperaturas muito baixas. Coisa semelhante acontece na formação dos arco-íris, porém ao invés de cristais de gelo a luz é refletida nas gotículas de água.

Leia Mais no SitedeCuriosidades.com: http://www.sitedecuriosidades.com/curiosidade/ilusao-optica-natural-torre-de-luz-no-gelo.html

Eclipses

A maior aplicação do príncípio da propagação retilinea da luz é a formação dos eclipses. Lembre-se que a palavra eclipse significa 
" deixar de ver ", ou seja , eclipse lunar ocorre quando você deixa de ver a lua, e a mesma analogia vale para o solar.


Eclipse Solar

Aquelas regiões do planeta que estiverem dentro do cone de sombra da Lua verão um eclipse total do Sol. Apesar de durar pouco tempo, nunca ultrapassando 7 min e 58 segundos, um eclipse é um espetaculo extraordinario.

Eclipse Lunar

O eclipse Lunar ocorre quando a lua entra no cone de sombra da Terra. Acontece com maior frequência que os eclipses Solares.

Outras regiões estarão no cone de penumbra da Lua e verão um eclipse parcial do Sol. A Lua ocultará apenas uma parte do Sol e o céu não ficará totalmente escuro. Como o cone de penumbra é muito maior que o cone de sombra, ecplipses solares parciais são mais comuns.

 Algumas pessoas se perguntam com  frequência  por que os eclipses não ocorrem todos os meses, já que a Lua orbita a Terra e leva aproximadamente 28 dias para completar uma translação ao redor da Terra.

A resposta é simples: o plano de órbita da Lua ao redor da Terra é inclinado em relação ao plano da órbita da Terra ao redor do Sol, havendo, portanto, épocas favoráveis aos eclipses e épocas não favoráveis.

Resolução de Questões

Espelhos Côncavos e Espelhos Convexos

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:

*Objeto localizado antes do centro de curvatura (C): A imagem é real, invertida e menor;

*Objeto está posicionada entre o centro de curvatura(C) e o foco(F): é invertida, real e o seu tamanho é maior que o objeto;

*Objeto localizado sobre o centro de curvatura (C): A imagem é real, invertida e tem o mesmo tamanho do objeto;

*Objeto localizado sobre o foco (F): A imagem é imprópria, pois os raios de luz saem paralelos;

*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.

OBS: 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.

OBS: 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.

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 espelhos convexos.




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.

Translação de Espelhos

Sabemos que os espelhos planos são objetos que nos permitem ver imagens por eles formadas. Podemos verificar que são utilizados em diversos lugares, como por exemplo, nos automóveis, nos banheiros, etc.
A respeito desses espelhos podemos dizer que a distância do objeto ao espelho é igual à distância da imagem ao espelho, e que a imagem formada nele possui o mesmo tamanho que o objeto.
O caso que analisaremos a seguir trata do deslocamento de um espelho plano em relação a um objeto em um ponto fixo. Vamos considerar um ponto F qualquer, que esteja situado a uma distância d de um espelho plano (figura abaixo), sendo F’ a imagem formada de F.
Considerando fixo o ponto F, façamos com que o espelho se movimente paralelamente a si mesmo, sofrendo um deslocamento x, como mostra a figura abaixo. De acordo com essas condições, a nova imagem que se formará de F é F’’, sendo y o deslocamento sofrido pela imagem.

De acordo com a figura abaixo, temos a seguinte equação:

2d + y = d + x + d + x
2d + y = 2d + 2x
2d – 2d + y = 2x
y = 2x





Dessa forma, podemos concluir que o deslocamento da imagem é o dobro do deslocamento do espelho.

Caso consideremos que os deslocamentos ocorreram no mesmo intervalo de tempo, podemos concluir que a velocidade da imagem (Vi) é o dobro da velocidade do espelho (Ve).

Vi = 2 Ve

Associação de Espelhos

Associação de dois espelhos planos

Um espelho plano dá apenas uma imagem de cada objeto. Unindo-se dois espelhos planos, de fato que eles formam um ângulo entre si, notam-se duas ou mais imagens. O número de imagens é resultado de várias reflexões nos dois espelhos, e aumenta conforme diminui o ângulo entre eles.

Dertemina-se o número de imagens através da fórmula:


*Note n é o número de imagens formadas e α o ângulo formado entre os espelhos.

Espelhos Planos

Espelho plano é toda superfície polida capaz de refletir realmente a luz. Geralmente a superfície refletora é composta de uma película de prata em uma das faces de um vidro (plano) transparente. O vidro serve como uma proteção da película (contato, oxidação, etc.).

Propriedades das imagens nos espelhos planos

1) A imagem se forma atrás do espelho (imagem virtual) através do cruzamento dos prolongamentos dos raios que incidem o espelho, e a mesma tem o mesmo tamanho do objeto.

2) A distância do objeto ao espelho é igual à distância da imagem ao espelho, portanto, são simétricos.

3) Há reversão da imagem (direita para a esquerda ou vice-versa, mas não de baixo para cima).


* Note que as hachuras representam à parte de trás do espelho.

Os raios que partem de um objeto, diante de um espelho plano, refletem-se no espelho e voltam atingindo os nossos olhos, formando assim uma imagem. Então, recebemos raios luminosos que parecem ser provenientes de um objeto atrás do espelho.

Câmara Escura

Uma câmara escura de orifício é constituída por uma caixa de paredes opacas, onde existe, faz-se um pequeno orifício em uma das faces. Com isso, a luz vinda de um dado objeto consegue penetrar na caixa, através do orifício, por um número muito pequeno de trajetórias possíveis. Essa luz será refletida no fundo da caixa, o que fará com que possamos ver uma imagem do objeto projetada no fundo. Note que a imagem aparece, graças à geometria da propagação da luz, que é retilínea, invertida em relação ao objeto.



Podemos notar, através de um esquema, que existe uma proporcionalidade entre o tamanho do objeto e da imagem. Através de uma semelhança de triângulos, podemos escrever:

op=ip′

Princípios da Luz

A luz, durante sua propagação, obedece a uma série de princípios, descobertos inicialmente  de forma empírica, ou seja, através da observação. A partir daí iremos estudar os princípios da luz.

Princípio da Independência dos Raios Luminosos:
Quando dois raios de luz ou feixes de luz se cruzam, continuam suas trajetórias Individualmente. Um raio não interfere na trajetória de outro.

Princípio da Reversibilidade da Luz:
A trajetória seguida pelo raio de luz, num sentido, é a mesma quando o raio troca o sentido de percurso.

Por isso,  temos certeza  de que uma pessoa pode nos ver através de um espelho quando observamos os olhos da pessoa através dele.

Princípio da Propagação Retilínea dos Raios Luminosos:

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

O fato de que a luz se propaga em linha reta possui uma consequência importante: ao colocarmos um obstáculo opaco em frente a uma fonte luminosa, criaremos uma região que não receberá a incidência de luz. Se a luz incide em um anteparo, como uma parede branca, parte da parede será iluminada e outra parte não.
Se pensarmos em uma fonte de luz pontual, essa região recebe o nome de SOMBRA ou UMBRA.

Fenômenos Ópticos

Considere um feixe de raios luminosos incidindo em uma superfície de separação entre dois meios (1 e 2), plana e homogênea.Estudaremos os 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.



Absorção da luz





Dispersão da luz

É o nome dado ao fenômeno no qual uma luz policromática, ao se refratar, decompõe-se nas cores componentes. Esse fenômeno se deve ao fato de que o índice de refração de qualquer meio material depende da cor da luz incidente.
O fenômeno da dispersão pode ser mais bem observado quando a luz policromática, que se propaga no ar, incide obliquamente em um prisma de vidro. A decomposição da luz ocorre na face onde ela incide, sendo que a separação das cores (espectro aumentado) ocorre quando a luz se refrata novamente na outra face.

Meios Ópticos

Temos o costume de dizer que o vidro é transparente, que algo que não tem boa visibilidade é opaca, será que estamos usando os temos corretamente? 

A Física mais uma vez nos explica esses fenômenos.


Segundo a Óptica:

►Os meios transparentes são meios em que a luz o percorre em trajetórias regulares. E o único meio que pode ser considerado transparente é o vácuo. Alguns meios sem ser o vácuo podem ser considerados meios transparentes, porém, quando em pequenas espessuras, como a água ou o vidro hialino.


►Nos meios translúcidos a luz não passa por eles com tanta facilidade como nos meios transparentes, sua trajetória não é regular. Esse tipo de meio tem mais exemplos, como: papel manteiga, vidro fosco, as nuvens.


►Nos meios opacos a luz não se propaga. Esses meios absorvem e refletem essa luz, a luz absorvida é transformada em outras formas de energia. Existem inúmeros meios opacos, como: madeira, papelão.

Luz, comportamentos e princípios!

A luz, ou luz visível como é fisicamente caracterizada, é uma forma de energia radiante. É o agente físico que, atuando nos órgãos visuais, produz a sensação da visão.A luz que percebemos tem como característica sua freqüência que vai da faixa de 4.10^14Hz(vermelho) até 8.10^14Hz(violeta). Esta faixa é a de maior emissão do Sol, por isso os órgãos visuais de todos os seres vivos estão adaptados a ela, e não podem ver além desta, como por exemplo, a radiação ultravioleta e infravermelha.

Divisões da Óptica

Óptica Física: estuda os fenômenos ópticos que exigem uma teoria sobre a natureza das ondas eletromagnéticas.

Óptica Geométrica: estuda os fenômenos ópticos em que apresentam interesse as trajetórias seguidas pela luz.  Fundamenta-se na noção de raio de luz e nas leis que regulamentam seu comportamento. O estudo em nível de Ensino Médio restringe-se apenas a esta parte da óptica.

Conceitos básicos

Raios de luz
São a representação geométrica da trajetória da luz, indicando sua direção e o sentido da sua propagação. Por exemplo, em uma fonte puntiforme são emitidos infinitos raios de luz, embora apenas alguns deles cheguem a um observador.
Representa-se um raio de luz por um segmento de reta orientado no sentido da propagação.

Feixe de luz
É um conjunto de infinitos raios de luz; um feixe luminoso pode ser:

• Cônico convergente: os raios de luz convergem para um ponto;

• Cônico divergente: os raios de luz divergem a partir de um ponto;

• Cilíndrico paralelo: os raios de luz são paralelos entre si.

Você já pensou como conseguimos enxergar os objetos?

Bem, vemos algo apenas se recebermos luz dele, ou seja, não podemos ver absolutamente nada na ausência de luz. Podemos afirmar então que a nossa caneta está emitindo luz até nossos olhos. Você deve se perguntar: “mas será que a minha caneta tem a capacidade de produzir luminosidade?”.
A resposta é não! Para esclarecer dúvidas uma fonte luminosa é todo corpo capaz de emitir luz, ou seja, todo corpo visível. Aos corpos que emitem luz própria damos o nome de fonte primária ou corpos luminosos, aos corpos que emitem ou difundem luz de uma fonte primária damos o nome de fonte secundária ou corpos iluminados.

As fontes de luz podem ser divididas em:

• Fontes de Luz Primárias
São fontes de luz que emitem luz própria. 

Elas podem ser:
Incandescentes: Quando emitem luz a altas temperaturas.
Ex: O Sol, a chama de uma vela e as lâmpadas de filamento.

Luminescentes: Quando emitem luz a baixas temperaturas. As fontes de luz primária luminescentes poder ser fluorescentes ou fosforescentes.

Fluorescentes: emitem luz apenas enquanto durar a ação do agente excitador.
Ex: Lâmpadas fluorescentes.

Fosforescentes: Emitem luz por um certo tempo, mesmo após ter cessado a ação do excitador. Nessas fontes de luz a energia radiante é proveniente de uma energia potencial química.
Ex: Interruptores de lâmpadas e ponteiros luminosos de relógios.

• Fontes Secundárias
São aquelas que emitem apenas a luz recebida de outros corpos.

Ex: Lua, cadeiras, roupas, etc.

As fontes de luz podem ser: puntiforme ou pontual - fontes cujas dimensões são desprezíveis em comparação com a distância a que são observadas, como por exemplo as estrelas ou extensas - fontes de luz cujas dimensões não podem ser desprezíveis em comparação com a distância a que são observadas.

Introdução à Óptica

A Óptica é a ramo da Física que está associado à propagação da luz e explica os fenômenos de reflexão, refração e difração.


Devido ao fato do sentido da visão ser o que mais contribui para a aquisição do conhecimento, a óptica é uma ciência bastante antiga, surgindo a partir do momento em que as pessoas começaram a fazer questionamentos sobre o funcionamento da visão e sua relação com os fenômenos ópticos.

A luz é uma onda eletromagnética que situa-se entre a radiação infravermelha e a radiação ultravioleta herdando as grandezas físicas básicas como: Intensidade, Frequência e Polarização.