O documento descreve conceitos básicos de óptica geométrica, incluindo: - Como a luz se comporta ao interagir com espelhos e lentes, como reflexão, refração e formação de imagens. - Características do olho humano e como percebe cores. - Fenômenos como ilusões de óptica, reflexão total interna e aplicações como fibras ópticas.

1. ÓPTICA GEOMÉTRICA
ALUNO: FÁBIO JORGE
CURSO: ESTÁGIO I
PROFESSORA: MARIA INÊS
Introdução: óptica geométrica e seus desdobramentos
Conteúdos:
•Ilusões
•O olho humano
•Reflexão; refreação
•Espelhos
•lentes

7. Amarelo Verde Vermelho
Azul Preto Rosa
Laranja Marrom Cinza
Roxo Branco Vermelho

10. *A retina é composta
Olho Humano de células sensíveis à
Cones e luz. A função da
Bastonete retina é de
s transformar sinais
luminoso em impulsos
fóvea elétricos.
*Cones e bastonetes que são
células sensíveis a luz. Cada tipo
de cone é sensível a uma
determinada cor
Ponto Cego
•Existem pessoas que não conseguem distinguir cores. Podendo
ver cores trocadas ou até em preto e branco. Jhon Dalton não
enxergava o vermelho, por causa dele, esta deficiência ficou
conhecida como daltonismo. Que é causado por defeitos na
retina ou no nervo óptico, e é hereditário

12. •Cada cor depende do
Cores dos objetos comprimento de onda da luz
correspondente àquela cor. O
comprimento de onda da luz
é a distância entre duas
cristas sucessívas de onda.
•As sete cores do espectro
podem ser obtidas por
meio da mistura de apenas
três delas:
Vermelho,Verde e Azul,
que são denominadas cores
primárias aditivas.
•As substáncias responsáveis
pela cor de um objeto são
denominadas pigmentos.cada
pigmento absorve e reflete
algumas cores

13. Daltonismo

15. Reflexão e Refração

17. Exercício de fixação.
• A luz de uma lanterna é dirigida para um conjunto de
dois espelhos planos, que formam um ângulo de 90
graus entre si. Se a luz incidir no primeiro espelho com
um ângulo de 30º, calcule:
d) O ângulo de incidência no segundo espelho.
e) O ângulo que a luz refletida neste segundo espelho faz
com a luz incidente no primeiro espelho

18. RACIOCÍNIO:Vamos usar o fato de que o ângulo de incidência é igual
ao ângulo de reflexão para a luz que incide em cada um dos espelhos.
ESQUEMA:Olhando de cima, veremos a seguinte situação:

19. Arco- ìris

20. NÚMERO DE IMAGENS

21. Refração
Um raio de luz muda a sua direção de
propagação, ao passar de um meio para o outro,
em um fenômeno chamado de refração da luz.
Esta mudança de direção ocorre porque a luz
tem velocidade diferente em cada meio.
A refração é a mudança de velocidade
de propagação de uma onda ao cruzar a interface
entre dois meios distintos, geralmente
acompanhada de mudança da direção de
propagação

22. A figura retrata historicamente o cientista
inglês Isaac Newton (1642-1727) fazendo
uma experiência com a luz.

23. O índice de refração
• A luz se propaga no vácuo com
velocidade de 299.792.458 m/s.
A velocidade da luz no vácuo (c)
é a maior velocidade possível,
segundo a Teoria da
Relatividade de Enstein. Desta
forma, podemos afirmar que,
em qualquer meio material, a
velocidade da luz é menor que
(c). O índice de refração (n) de
c
uma substância é definido como
a razão entre a velocidade da
luz no vácuo (c) e a velocidade
da luz no meio. n=
v

24. MATERIAL ÍNDICE DE REFRAÇÃO
Ar 1
Água 1,33
Acrílico 1,49
Vidro 1,6 a 1,9
Diamante 2,4

25. Lei de Snell
• Ao encontrar uma interface entre dois meios, uma onda pode dividir-
se em duas. Uma vai ser a onda refletida e a outra, que penetra no
segundo meio, é a onda refratada. A onda refratada sofre mudança na
sua velocidade de normalmente acompanhada por uma variação de
direção de propagação da luz nos dois meios. Esta relação é conhecida
como Lei de Snell, é escrita da seguinte forma:
n senθ = n senθ
1 1 2 2

26. Caso Particular
• Um caso especial da refração verifica-se
quando o ângulo de incidência é zero, ou
seja, o raio incide perpendicularmente na
interface. Nesse caso, o ângulo de refração
também será zero, e o raio não muda a
direção de propagação.

27. Reflexâo interna total
• Observando a lei de Snell para o caso em
que a onda passe de um meio com um
índice de refração para outro, com índice de
refração menor, vemos que existe um valor
do ângulo de incidência acima do qual não
é possível encontrar nenhum do ângulo de
refração que satisfaça a lei de Snell. Este é
o caso, por exemplo, de um feixe de luz
passando da água (nágua=1,33) para o ar
(nar=1,0).

28. Ângulo limite (θlimite)
• Denominamos de ângulo limite, ou ângulo crítico de
incidência, o ângulo de incidência para o qual o feixe
refratado faz um ângulo de 90º com a normal.
• Podemos calcular o valor do ângulo crítico usando a Lei de
Snell, com n1>n2 e θ2=90º n1sen θc=n2sen90º.
Sen θc= n2
n1

29. A atmosfera é composta de muitas partículas: gotas de água,
fumaça e gases, todas elas afastam os raios solares que entram
na atmosfera do seu caminho direto; desviam-na para os
nossos olhos, fazem-na visível.

30. Fibra Óptica
A fibra tem um núcleo de sílica e uma interface de sílica misturada com
outro material de menor índice de refração. Por causa da diferença de
índice de refração entre o núcleo e a interface, um feixe de luz fica
confinado no interior da fibra e viaja por ela como a água em um cano. O
ângulo com que o feixe incide sobre a interface é sempre maior que o
ângulo crítico, fazendo com que a luz se reflita totalmente e fique presa na
fibra. Uma fibra é incomparavelmente mais eficiente para transporte de
sinais de comunicação que um fio de cobre. Diferentemente de um fio de
cobre, a fibra não sofre interferências de campos elétricos e magnéticos.
Além disso, usando freqüências ligeiramente diferentes, é possível
transmitir milhares de sinais por uma única fibra, sem perigo de aparecer
linha cruzada.

31. Vantagens:
• Os satélites de comunicação entraram em funcionamento no
início da década de 60.
• A fibra óptica é um tubo finíssimo de sílica capaz de conduzir
luz em seu interior. Um cabo de fibra óptica tem diâmetro de
0,05mm 15 vezes mais fino que um fio de cabelo.
• Um só cabo Pode transmitir 140 milhões de informações por
segundo.
• Não apresentam Ruídos elétricos comuns nos cabos de cobre.
• Pode ser utilizado em Ambientes aquáticos. ( não se oxidam).
• Não inflamabilidade ( não há risco de incêndio )
• Leveza e Flexibilidade – pesam menos que os fios de cobre e
são muito flexíveis

32. É SÓ MIRAGEM

33. Reflexões internas no Diamante
Está lembrado do ângulo crítico?
Quanto maior o índice de refração de
um material transparente, menor o
ângulo crítico. Depois que um feixe de
luz entra em um material de grande
índice de refração, só sai se incidir,
internamente, com um ângulo menor
que o ângulo crítico.
O diamante tem um índice de
refração n = 2,40. Com esse valor do
índice de refração, o ângulo crítico do
diamante (em relação ao ar) é pouco
maior que 24º. Uma vez dentro do
diamante, a luz só sai se incidir na
superfície interna com um ângulo
menor que esse. De 24º até 90º a luz se
reflete de volta.

34. Espelhos esféricos
• Até agora descrevemos como um ponto
luminoso é visto refletido em um espelho
plano. Vamos agora estudar, como um ponto é
visto quando se usa um espelho esférico.

35. Espelhos côncavos
• a face espelhada fica no
mesmo lado do centro de
curvatura
• Vamos considerar um
espelho esférico côncavo
com raio de curvatura R. o
raio de curvatura é a
distância entre o centro de
curvatura C e a superfície
esférica.

36. Se iluminarmos este espelho com um feixe de luz
paralela ao eixo do espelho, veremos que todos os raios
vão convergir para um mesmo ponto, situado a uma
distância f do espelhos, como mostra a figura

37. Regras para a formação da imagem em espelhos
côncavos
Raio2: que passa pelo foco
•Raio1: que incide no centro do
espelho é refletido e é refletido
simetricamente ao eixo do paralelamente ao eixo.
espelho.
Raio4: Raio que passa pelo centro de
•Raio3 paralelo ao eixo que é curvatura C retorna sobre si mesmo.
refletido na direção do foco do ( todos os raios que passam pelo centro
espelho. de curvatura incidem
perpendicularmente com o espelho.

38. Espelhos convexos
Vamos considerar um espelho convexo com raio de curvatura R,
como a figura. O raio de curvatura é a distância entre o centro
de curvatura e a superfície do espelho. O centro de curvatura
fica na parte de trás do espelho. A distância focal é a distância
do ponto focal até o espelho e se relaciona como o raio de
curvatura por:
R
f =−
2

39. O raio1 que incide no centro do O raio2 dirige-se para o foco do
espelho é refletido simetricamente ao espelho e é refletido paralelamente ao
eixo do espelho eixo.
O raio3 paralelo, é refletido de tal
O raio4 dirige-se para o centro de
forma que o seu prolongamento passe
curvatura e é refletido sobre si
pelo foco de espelho
mesmo, pois chega em ângulo reto co
a superfície do espelho

41. geométricas das imagens
Construções
Espelhos côncavo
CASO: OBJETO EXTENSO ALÉM DO CENTRO DE
1º
CURVATURA
Imagem:
•REAL
•INVERTIDA
•MENOR
2º CASO: Objeto extenso sobre o centro de curvatura
Imagem:
•Real
•Invertida
•igual

42. 3º caso: Objeto extenso entre o centro de curvatura e o foco
Imagem
•Real
•Invertida
•maior
4º caso: Objeto extenso sobre o foco
Imagem:
•Imprópria, pois só se
formaria no infinito;
•Os raios refletidos são
paralelos

43. 5º Caso: Objeto extenso entre o foco e o centro do espelho (vértice)
Imagem:
•Virtual
•Direita
•maior
Conclusão: as características da imagem conjugada por
um espelho esférico côncavo dependem da posição do
objeto em relação ao espelho

44. Construções geométricas das imagens
Espelho convexo
• As características da
imagem de um objeto real
AB, colocado na frente de
um espelho convexo,
independem da posição do
objeto e a imagem é
sempre virtual, direita e
menor que o objeto.

45. Equação dos pontos conjutados (equação de Gauss)
Os triâmgiçps ABG
(amarelo) e o GDE(azul)
ao semelhantes. Podemos
encontrar o tamanho (I) e a
posição da imagem (di)
comparando as dimensões
desses dois triângulos.
a razão para os
O do
catetos menores = 1 1 1
é: I di = +
f di do
do = distância do objeto ao espelho
di = distância da imagem ao espelho •Espelhos côncavos tem f > 0
di>0 => imagem real
•Espelhos convexos tem f < 0
di<0 => imagem virtual

46. Ampliação
• O termo ampliação ou aumento linear é usado para
identificar o aumento ou a diminuição do tamanho de
uma imagem quando comparado ao tamanho do objeto
que a originou.
Ampliação (A) é a razão entre o tamanho da imagem (I)
e o tamanho do objeto (O).
I di
A= =−
O do
O sinal negativo na expressão faz com que a
ampliação eja positiva para situações onde a imagem
é direita. Quando a imagem é invertida, a ampliação,
será negativa.

47. Exercício .
• Um espelho côncavo com raio de curvatura de 2m é usado
para que uma pessoa possa ver a sua imagem maior.
Considerando-se que a pessoa está posicionada a uma
distância de 0,5m do espelho,. Determine:
• Que tipo de espelho está sendo usado?
• A posição da imagem
• a ampliação.
1 1 1 I di
= + A= =−
f di do O do

48. *A retina é composta
Olho Humano de células sensíveis à
Cones e luz. A função da
Bastonete retina é de
s transformar sinais
luminoso em impulsos
fóvea elétricos.
*Cones e bastonetes que são
células sensíveis a luz. Cada tipo
de cone é sensível a uma
determinada cor
Ponto Cego
•Existem pessoas que não conseguem distinguir cores. Podendo
ver cores trocadas ou até em preto e branco. Jhon Dalton não
enxergava o vermelho, por causa dele, esta deficiência ficou
conhecida como daltonismo. Que é causado por defeitos na
retina ou no nervo óptico, e é hereditário

49. Daltonismo

50. lentes

51. • Equação das lentes delgadas.
1
f = + 1
o
1
i
D = 1 (m −1 )
f
• o - distância do objeto à lente
• i - a distância da imagem à
lente
• f - distância focal
• dioptrias - D - (poder de
convergência das lentes)
D = 1 (m −1 )
f

52. • Sensíveis às radiações eletromagnéticas com comprimento de onda
entre 370 e 740 nm

53. A retina humana
• epitélio pigmentar
• camada dos receptores
• membrana limitante externa
• camada nuclear externa
• camada plexiforme externa
• camada nuclear interna
• camada plexiforme interna
• camada de células ganglionares
• camada de fibras ópticas
• membrana limitante interna

54. • A esclerótica é opaca às
radiações visíveis. Nela estão
inseridos os músculos externos
que são responsáveis pela
movimentação do globo ocular;
• A coróide, que é mais interna
do que a esclerótica, tem uma
espessura que varia de 0,1 até
0,22 mm;
• A córnea é transparente à luz
visível e participa como uma
importante lente para formação
da imagem na retina.

55. • A íris à frente do cristalino é
uma membrana móvel e cuja
cor determina a coloração do
olho. Ela atua como diafragma,
limitando a área iluminada do
cristalino e a quantidade de luz
que chega à retina.
• A abertura da íris por onde
passa a luz , chama-se pupila.

56. Miose Midríase
• Focalização de objeto muito • Focalização de objeto distante.
próximo.
• Ambiente muito iluminado. • Ambiente pouco iluminado.
• Sono: a miose se acentua com a
profundidade do sono. • No momento da morte.
• Na agonia e algumas horas após
a morte (12 a 24 h).
• Fadiga ligeira, cólicas, dores,
orgasmo, ruído, odor e sabor
• Fadiga extenuante. fortes.

57. Canal de Schlemm

58. C 3 X 108 m / s
λ pico
=
f
=
5,6 X 1014 Hz
pico
λ pico
= 535,7 nm

59. Polarização

64. Defeitos ópticos do olho
• Emetropia e ametropia - O olho normal, aquele que é capaz de
produzir uma imagem nítida sobre a retina tanto ara objetos distantes
como para objetos próximos, é chamado de emetrope, os que fogem à
essa regra são chamados ametropes.

65. Defeitos de forma
• O míope vê mal de
longe, mas enxerga
bem de perto. A
distancia entre a
córnea e a retina é
grande.
• O olho é "demasiado
longo": a imagem se
forma à frente da
retina.

67. • O hipermétrope vê
mal de perto e de
longe. Se conseguir
ver bem de longe,
será com esforço e
fadiga, pois o olho
não é suficientemente
potente.
• A imagem se forma
atrás da retina.

69. PRESBIOPIA
• A presbiopia, usualmente
chamada de vista cansada, é
uma alteração natural da visão
que se manifesta em todas as
pessoas a partir dos quarenta
anos: o cristalino perde a
elasticidade, encurva-se de
forma insuficiente e perde a
capacidade de acomodação,
resultando em uma crescente
dificuldade para ver bem de
perto.

70. CORREÇÃO

71. CORREÇÃO

72. CORREÇÃO

73. ASTIGMATISMO
• O astigmata tem uma
visão imperfeita, tanto
para perto como para
longe. Não tem a
percepção nítida dos
contrastes entre as linhas
horizontais, verticais e
obliquas.
• É normalmente a
curvatura da córnea que
está alterada com uma
forma mais ovalada que
redonda.

74. • O astigmatismo é
corrigido com uma lente
tórica, cuas curvas
compensem as da
córnea.
• A espessura da lente não
é a mesma em toda
superfície.

75. • Astigmatismo.
• Presbiopia

76. Daltonismo
• As pessoas de visão
cromáticas normal, não
terão dificuldade em ver
o número 74.
• Já as pessoas cegas ao
vermelho e ao verde
verão 21.