Dos objetos citados a seguir assinale aquele que seria visível em uma sala perfeitamente escura

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1 01 Aula Conceitos da Ótica geométrica 1D Física Introdução Um dos importantes sentidos do corpo humano é a visão e, para observar objetos ao nosso redor, é necessá- rio que haja a presença de luz. Portanto, faz-se necessário não só compreender essa forma de energia, mas também os fenômenos que possibilitam essa visualização. A ÓPTICA ou ÓTICA é a parte da Física que estuda os fenômenos relacionados à luz, uma forma de energia luminosa que pode se propagar em diferentes meios, sendo possível representá-la da seguinte maneira: Raio de luz, pincel e feixe Para representar um raio de luz, utiliza-se uma reta que possibilita identificar sua direção e sentido, confor- me mostra a figura a seguir. Raios de luz Em alguns casos, esses raios podem estar associados em conjunto, formando um pincel ou feixe de luz. Essa associação pode ocorrer de três formas distintas: Associação convergente Associação paralela Associação divergente Fontes de luz As fontes de luz podem ser classificadas como fonte primária ou secundária e ainda como fonte pontual ou extensa. Fonte primária e secundária Fonte primária é aquela que possui luz própria (fonte luminosa); tem como exemplo o Sol, uma lâmpada acesa, a chama de uma vela. Fonte secundária é aquela que NÃO possui luz própria (fonte iluminada); tem como exemplo a Lua, uma lâmpada apagada, um planeta. Fonte pontual e extensa Uma fonte de luz pode ser classificada como pontual ou extensa pelo tamanho que a percebemos. Uma fonte pontual se assemelha com o formato de um ponto de di- mensões desprezíveis e a fonte extensa tem dimensões consideráveis para um determinado observador. Quanto vale um ano-luz? O ano-luz é uma unidade de distância. Para determinar o valor de 1 ano-luz mede-se a distância percorrida pela luz durante o intervalo de um ano. Sendo v = 3 . 108 m/s e 1 ano ≅ 3,15 . 107 s, tem-se: v s t s s a l m s a l � � � � � � � � � � � � � � � 3 00 10 3 15 10 1 9 45 10 1 9 45 8 7 15 , , . . , . . . 00 000 000 000 000. . . . m Observação: Como a luz se propaga em linha reta, consi- dera-se o deslocamento escalar com o mesmo valor numérico da distância percorrida, apesar de serem grandezas físicas diferentes. Ta ti Ka m in sk i. 20 16 . D ig ita l 2 Extensivo Terceirão Meios de propagação Transparente Os meios transparentes caracterizam-se por permitir a passagem da luz de maneira regular, em trajetórias bem definidas. Assim, é possível enxergar perfeitamente objetos através desse meio. Ex.: vidro comum, ar, entre outros. Opaco O meio opaco caracteriza-se por não permitir a passagem da luz e, como consequência, não é possível se observar através desse meio. Ex.: parede de tijolo, porta de madeira, entre outros. Translúcido O meio translúcido caracteriza-se por permitir a pas- sagem da luz de maneira irregular e, como consequência, objetos são vistos através desses meios sem nitidez. Ex.: vidro fosco, papel de seda, entre outros. Princípios da Óptica Geométrica Princípio da propagação retilínea da luz Esse importante princípio físico indica que a luz se propaga em linha reta; sendo assim, alguns fenômenos comuns como a formação de sombras, penumbras, fases da Lua, além da ocorrência dos eclipses, estão entre seus principais exemplos. Veja a seguir a aplicação desse princípio no fenômeno do eclipse: Vidro comum © Sh ut te rs to ck /In ka O ne Vidro fosco © Sh ut te rs to ck /Y ur y Gu la ko v Parede de tijolos © iS to ck ph ot o. co m /N as tc o Observação: A penumbra só ocorre devido à presença de uma fonte extensa de luz. © Sh ut te rs to ck /N ae bl ys Cone de penumbra Cone de sombra Aula 01 3Física 1D Princípio da independência dos raios de luz Esse princípio indica que um raio de luz não terá sua trajetória interferida por outro raio, mesmo que eles se cruzem. © Sh ut te rs to ck /C hr ist os G eo rg hi ou Princípio da reversibilidade ou do caminho inverso Esse princípio indica que, se um raio de luz se desloca de um ponto A até um ponto B, ao inverter o sentido da fonte, ele irá se propagar de B até A em trajetória idên- tica. Esse princípio justifica algumas propriedades dos raios notáveis nos espelhos planos e esféricos, os quais estudaremos posteriormente. água ar AA B B Câmara escura de orifício A câmara escura é uma forma primitiva de máquina fotográfica. Ela consiste em uma caixa fechada com um orifício em uma das faces, conforme mostra a figura a seguir. D iv an zi r P ad ilh a. 2 00 4. D ig ita l. Perceba que a luz proveniente do objeto projeta uma imagem menor e invertida na face oposta do furo. o – tamanho do objeto i – tamanho da imagem p – distância do objeto ao orifício p’ – distância da imagem ao orifício Observe os raios de luz que formam a imagem. Note que existem dois triângulos semelhantes e, dessa seme- lhança, é possível deduzir a seguinte relação: i o p p ’ Testes Assimilação 01.01. (UNITAU − SP)  − Um observador A, olhando num espelho plano, vê outro observador B. Se B olhar no mesmo espelho, ele verá o observador A. Este fato é explicado pelo princípio da: a) propagação retilínea da luz b) independência dos raios luminosos c) reversibilidade dos raios luminosos d) reflexão e) refração 01.02. (UFRGS) – A formação de sombra evidencia que: a) a luz se propaga em linha reta      b) a velocidade da luz não depende do referencial      c) a luz sofre refração      d) a luz é necessariamente fenômeno de natureza corpus- cular      e) a temperatura do obstáculo influi na luz que o atravessa 4 Extensivo Terceirão 01.03. (UFCE) – “Quando dois ou mais raios de luz vindos de fontes diferentes se cruzam, seguem suas trajetórias de forma independente, como se os outros não existissem.” Este texto caracteriza: a) o princípio da reversibilidade dos raios de luminosos;           b) o princípio da propagação retilínea da luz; c) a refração da luz;           d) o princípio da independência dos raios luminosos;            e) a polarização da luz. 01.04. (UNITAU – SP) – Dois raios de luz, que se propagam em um meio homogêneo e transparente, interceptam-se em certo ponto. A partir desse ponto, pode-se afirmar que: a) os raios luminosos cancelam-se. b) mudam a direção de propagação. c) continuam propagando-se na mesma direção e sentido que antes. d) propagam-se em trajetórias curvas. e) retornam em sentidos opostos. Aperfeiçoamento 01.05. (IFCE) − Considere as seguintes afirmativas. I. Os meios transparentes são meios em que a luz os per- corre em trajetórias bem definidas, ou seja, a luz passa por esses meios regularmente. II. Nos meios translúcidos, a luz não se propaga. Esses meios absorvem e refletem essa luz, e a luz absorvida é transformada em outras formas de energia. III. Nos meios opacos, a luz não passa por eles com tanta facilidade como nos meios transparentes: sua trajetória não é regular. É (são) verdadeira(s) a) apenas I d) I e III b) apenas II e) II e III c) apenas III 01.06. (UPF – RS) – Uma pessoa com visão perfeita observa um adesivo, de tamanho igual a 6 mm grudado na parede na altura de seus olhos. A distância entre o cristalino do olho e o adesivo é de 3 m. Supondo que a distância entre esse cristalino e a retina, onde se forma a imagem, é igual a 20 mm, o tamanho da imagem do adesivo formada na retina é: cristalino adesivoretina a) 4 × 10-3 mm c) 4 × 10-2 mm e) 2 × 10-4 mm b) 5 × 10-3 mm d) 5 × 10-4 mm 01.07. (ITA – SP) – Dos objetos citados a seguir, assinale aquele que seria visível em uma sala perfeitamente escura. a) um espelho; b) qualquer superfície clara; c) um fio aquecido ao rubro; d) uma lâmpada desligada; e) um gato preto. 01.08. (UFES) – A luz proveniente da explosão de uma estrela percorre 4,6 anos luz para chegar à Terra, quando, então, é observada em um telescópio. Pode-se afirmar que: a) a estrela estava a 365 mil quilômetros da Terra. b) a estrela estava a 13,8 milhões de