FSICA FSICA PARA O ENSINO MDIO Kazuhito Yamamoto

FÍSICA

FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO Kazuhito Yamamoto; Luiz Felipe Fuke 2º ano ensino médio

CAPÍTULO 9 – AS LEIS DA REFLEXÃO E OS ESPELHOS ESFÉRICOS ELEMENTOS DE UM ESPELHO ESFÉRICO C (centro de curvatura): centro da esfera que completa a calota; V (vértice): o polo da calota esférica; R (raio da curvatura): o raio da esfera; Eixo principal: reta que passa por C e V; Eixo secundário: toda reta que passa por C, mas não por V; â (ângulo de abertura): ângulo formado pelos raios que passam pelos pontos extremos A e B, simétricos em relação ao eixo principal. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 9 – AS LEIS DA REFLEXÃO E OS ESPELHOS ESFÉRICOS Leis da Reflexão • Os raios de luz, incidente e refletido, e a reta normal ao espelho no ponto de incidência são coplanares; • Os ângulos de incidência e reflexão têm a mesma medida. Condições de nitidez de Gauss • O ângulo de abertura do espelho deve ser pequeno; • Os raios incidentes devem ser paralelos ou pouco inclinados em relação ao eixo principal; • Os raios incidentes devem estar próximos ao eixo principal. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 9 – AS LEIS DA REFLEXÃO E OS ESPELHOS ESFÉRICOS FOCOS DE UM ESPELHO ESFÉRICO • No espelho côncavo, todos os raios efetivamente refletidos convergem em um ponto F, sobre o eixo principal, denominado foco principal real. • No espelho convexo, todos os raios refletidos divergem, sendo que os seus prolongamentos têm um ponto Ilustrações: TPG comum F, sobre o eixo principal denominado foco principal virtual. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 9 – AS LEIS DA REFLEXÃO E OS ESPELHOS ESFÉRICOS PROPRIEDADES DE UM ESPELHO ESFÉRICO 1° propriedade: um raio que incide paralelamente ao eixo principal é refletido na direção do foco principal; 2° propriedade: um raio que incide na direção do foco principal é refletido paralelamente ao eixo principal; 3° propriedade: um raio que incide no centro da curvatura é refletido sobre si mesmo; 4° propriedade: um raio que incide no vértice do espelho é refletido simetricamente em relação ao eixo principal. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 9 – AS LEIS DA REFLEXÃO E OS ESPELHOS ESFÉRICOS ESTUDO GEOMÉTRICO - CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS • Toda imagem gerada por um espelho esférico possui três características: natureza, posição e tamanho. • Imagem no espelho esférico convexo: qualquer que seja a posição do objeto AB de altura o colocado à frente Ilustrações: TPG Fotografias: Sérgio Dotta Jr. /The Next desse tipo de espelho, teremos esse único tipo de imagem A´B´de altura i virtual, direita e menor que o objeto. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre Imagem virtual.

CAPÍTULO 9 – AS LEIS DA REFLEXÃO E OS ESPELHOS ESFÉRICOS IMAGEM NO ESPELHO ESFÉRICO CÔNCAVO FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 10 – REFRAÇÃO DA LUZ A REFRAÇÃO DA LUZ E A SUA MEDIDA A refração da luz é o fenômeno óptico da variação da velocidade da luz, para o observador, ao passar de um meio material óptico para outro. Índice de refração: o indicador que aponta a relação (o quociente) entre as velocidades c e v (da luz em qualquer meio material transparente). Refringência: é a dificuldade oferecida por um meio material óptico à passagem da luz. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 10 – REFRAÇÃO DA LUZ LEIS DA REFRAÇÃO LUMINOSA Primeira Lei: o raio incidente Ri, a normal N e o raio refratado Rr são coplanares. Segunda Lei ou Lei Snell-Descartes: para um raio de luz monocromática que se propaga do meio 1 para o meio 2, o produto do seno do ângulo de incidência pelo índice de refração n 1 é igual ao produto do seno do ângulo de refração pelo índice de refração n₂ : sem i. n₁ = sem r. n₂ FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 10 – REFRAÇÃO DA LUZ NGULO LIMITE E REFLEXÃO TOTAL • Como o ângulo de incidência ^ máximo mede i = 90°, o correspondente ângulo de ^ refração máximo r = L é denominado ângulo limite. Dioptro plano: todo sistema óptico constituído de dois meios transparentes homogêneos e distintos. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 10 – REFRAÇÃO DA LUZ L MINAS DE FACES PARALELAS – DESVIO LATERAL • A lâmina de face paralela compõe um sistema de três meios transparentes e homogêneos. Com suas duas superfícies planas e paralelas, ela separa dois outros meios. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 10 – REFRAÇÃO DA LUZ PRISMA ÓPTICO O prisma óptico é uma lâmina de faces não paralelas. O ângulo formado por faces não paralelas é denominado ângulo de referência ou abertura A, e a intersecção dessas faces constitui um segmento de reta denominado arestas. O prisma de reflexão total é aquele no qual ocorre o fenômeno de reflexão total da luz em uma ou mais de suas faces. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 10 – REFRAÇÃO DA LUZ Decomposição ou dispersão da luz branca: devido à refração, um feixe de luz branca do Sol ou de uma lâmpada incandescente, ao passar de um meio para o outro (do ar ao vidro, por exemplo) decompõe-se em infinitos raios de luz monocromáticos (espectro de luz), conhecido como as cores do arco-íris. Efeitos produzidos pela refração: • Refração atmosférica; • A miragem; • Arco-íris; • Brilhante. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 11 – LENTES ESFÉRICAS ENTENDENDO AS LENTES ESFÉRICAS Tipos de lentes esféricas: as lentes esféricas podem ter bordas finas ou bordas espessas. A nomenclatura das lentes segue a convenção de se dar em primeiro lugar o nome da face de maior raio (R₂), seguido da face de menor raio (R₁). Comportamento óptico: o tipo de refração sofrida pelos raios de luz que determinado comportamento óptico das lentes, sendo elas classificadas em duas categorias: lentes convergentes e lentes divergentes. Essa classificação nos diz o que ocorrerá com um feixe de raios paralelos incidentes na lente. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 11 – LENTES ESFÉRICAS Focos de uma lente esférica: podem ser classificados em duas categorias; Focos principais: toda lente esférica possui um par de focos: um foco principal objeto F e um foco principal imagem F´ que se situam no eixo principal e são equidistantes em relação a lente. Focos secundários: chamamos toda reta que passa pelo centro óptico O da lente, exceção feita ao eixo principal (e. p. ), de eixo secundário (e. s. ). Essa reta tem a seguinte propriedade: a interseção do eixo secundário com o plano focal (ou seja, o plano frontal, perpendicular ao eixo óptico, que contém o foco principal) determina um foco secundário (f. s. ). FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 11 – LENTES ESFÉRICAS Distância focal e pontos antiprincipais: a distância focal (f) é a medida do foco principal F ou F´do centro óptico O da lente. Propriedades das lentes esféricas: • 1° propriedade: um raio incidente paralelo ao eixo principal emerge na direção do foco principal. • 2° propriedade: um raio incidente na direção do foco principal objeto F emerge paralelamente ao eixo principal. • 3° propriedade: um raio incidente no centro óptico O da lente emerge sem sofrer desvios. • 4° propriedade: um raio incidente na direção do ponto antiprincipal objeto A emerge na direção do outro ponto antiprincipal imagem A´. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

CAPÍTULO 11 – LENTES ESFÉRICAS CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS • Lente divergente e lente convergente. Associação de lentes esféricas justapostas Estudo analítico das imagens das lentes esféricas • A vergência das lentes justapostas é igual à soma ilustrações: TPG algébrica das vergências das lentes componentes. Referencial de Gauss, para o estudo analítico de imagens. Sobre o eixo vertical, assentam-se as lentes côncavas ou convexas. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre

• é o mais simples dos instrumentos ópticos de observação, usada para obter imagem ampliada. O microscópio composto: • é um instrumento óptico de observação constituído essencialmente por um canhão A lupa é um instrumento essencial para o relojoeiro. com uma lente convergente acoplada em cada uma de suas extremidades. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre O microscópio óptico composto, criado no século XVII, promoveu o grande avanço da Biologia ao permitir a visualização de pequenos seres vivos e estruturas. Thinkstock/Getty Images A lupa ou lente de aumento Thinkstock/Getty Images CAPÍTULO 12 – INSTRUMENTOS ÓPTICOS

Thinkstock/Getty Images As lunetas terrestres • assim como os binóculos, são instrumentos ópticos de observação, usados para aproximar imagens de objetos que estão afastados até alguns quilômetros de distância do observador. O telescópio refletor • assemelha-se a uma luneta astronômica, só que a lente objetiva é substituída por um espelho parabólico (ou esférico) côncavo, com muitas vantagens em termos ópticos e também operacionais, além de ser muito mais leve. FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre A luneta terrestre tem duas lentes: a objetiva é convergente, e a ocular é divergente. Na luneta astronômica, ambas são convergentes. Há dois tipos de telescópios refletores: o cassegrain (como o que aparece na fotografia ao lado), constituído de dois espelhos alinhados; e o newtoniano, formado por uma lente e dois espelhos. Dave King/Dorling Kindersley/Getty Images CAPÍTULO 12 – INSTRUMENTOS ÓPTICOS

Ilustrações: Paulo César Pereira CAPÍTULO 12 – INSTRUMENTOS ÓPTICOS A máquina fotográfica • é um instrumento óptico de projeção, cujo anteparo, que capta e grava a imagem real, é uma película fotossensível - o filme -, onde ocorre uma reação química entre os sais que compõem a película e a luz incidente. O projetor • fornece, através de uma lente convergente (objetiva), imagens reais, invertidas e maiores que o objeto (filme ou slide). FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO | Volume 2 – 3º Bimestre Na figura ao lado, temos: • o: slide (filme) invertido; • i: imagem direita na tela; • F: lâmpada que ilumina o slide; • E: espelho esférico côncavo, em cujo centro de curvatura deve ficar a lâmpada (para se aproveitar o máximo da energia luminosa emitida por ela).