Óptica Geométrica - Reflexão Refração e Dispersão Cromática

Aula 4 Óptica Geométrica Parte 1 Prof Albert S Reyna UACSAUFRPE Física Geral 4 1 Reflexão e refração Fig 3316 Halliday vol 4 Lei de Reflexão 𝜃1 𝜃1 Lei de Refração lei de Snell 𝑛1𝑠𝑒𝑛 𝜃1 𝑛2𝑠𝑒𝑛 𝜃2 𝑛 𝑐 𝑣 c velocidade da luz no vácuo v velocidade da luz no meio 𝑛1 𝑛2 Alguns casos de refração 𝑛2 𝑛1 𝜃2 𝜃1 𝑛2 𝑛1 𝜃2 𝜃1 𝑛2 𝑛1 𝜃2 𝜃1 Fig 3317 Halliday vol 4 Dispersão cromática Fig 3319 Halliday vol 4 Fig 3318 Halliday vol 4 Quartzo fundido 𝑛2 𝜆 400𝑛𝑚 1470 𝑛2 𝜆 700𝑛𝑚 1455 Fig 3320 Halliday vol 4 Dispersão cromática e o arcoíris Fig 3321 Halliday vol 4 Fonte Minha esposa Arcoíris primário Dispersão cromática e o arcoíris Fig 3321 Halliday vol 4 Arcoíris secundário Fonte Minha esposa Arcoíris primário e secundário completos Fonte BVPVISUALSCOM 2 Reflexão interna total Fig 3323 Halliday vol 4 Ângulo crítico 𝜃𝑐 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 𝑛2 𝑛1 Reflexão interna total 𝜃𝑖 𝜃𝑐 𝑛1 𝑛2 Obs meio incidente meio de refração 𝑛2 𝑛1 Fonte Manual do Mundo httpswwwyoutubecomwatchvF69tWoZa4ic A tecnologia de fibras ópticas Problema Halliday 4 Cap 33 50 Na Fig 3350a um feixe luminoso que estava se propagando no meio 1 incide com um ângulo θ1 40 na interface com o meio 2 Parte da luz penetra no meio 2 e parte dessa luz penetra no meio 3 todas as interfaces são paralelas A orientação do feixe no meio 3 depende entre outros fatores do índice de refração n3 do terceiro meio A Fig 3350b mostra o ângulo θ3 em função de n3 A escala do eixo vertical é definida por θ3a 300 e θ3b 500 a É possível calcular o índice de refração do meio 1 com base nessas informações Se a resposta for afirmativa determine o valor de n1 b É possível calcular o índice de refração do meio 2 com base nessas informações Se a resposta for afirmativa determine o valor de n2 c Se θ1 70 e n3 24 qual é o valor de θ3 Problema Halliday 4 Cap 33 55 Na Fig 3355 uma estaca vertical com 200 m de comprimento se projeta do fundo de uma piscina até um ponto 500 cm acima da água O Sol está 550 acima do horizonte Qual é o comprimento da sombra da estaca no fundo da piscina Problema Halliday 4 Cap 33 61 Na Fig 3359 um feixe luminoso que estava se propagando no meio 1 é refratado para o meio 2 atravessa esse meio e incide com o ângulo crítico na interface dos meios 2 e 3 Os índices de refração são n1 160 n2 140 e n3 120 a Qual é o valor do ângulo θ b Se o valor de θ aumentar a luz conseguirá penetrar no meio 3 Problema Halliday 4 Cap 33 63 Na Fig 3360 um raio luminoso penetra no ponto P com um ângulo de incidência θ em um prisma triangular cujo ângulo do vértice superior é 90 Parte da luz é refratada no ponto Q com um ângulo de refração de 90 a Qual é o índice de refração do prisma em termos de θ b Qual numericamente é o maior valor possível do índice de refração do prisma c A luz sairá do prisma no ponto Q se o ângulo de incidência nesse ponto for ligeiramente aumentado d A luz sairá do prisma no ponto Q se o ângulo de incidência nesse ponto for ligeiramente reduzido Espelho convexo IMAGENS COM ESPELHOS Espelho côncavo 1 Espelhos Planos Fig 342 Halliday vol 4 𝑖 𝑝 Objetos pontuais Objetos maiores Fig 343 Halliday vol 4 Fig 345 Halliday vol 4 2 Espelhos Esféricos Fig 348 Halliday vol 4 Espelho plano Espelho côncavo Espelho convexo Fig 349 Halliday vol 4 r raio de curvatura f distância focal ou foco do espelho 𝑓 1 2 𝑟 3 Imagens Produzidas por Espelhos Esféricos Fig 3410 Halliday vol 4 Imagem virtual Orientação positiva Sem imagem Imagem real Orientação negativa Do lado de dentro Do lado de fora Equação dos espelhos 1 𝑖 1 𝑝 2 𝑟 i posição da imagem p posição do objeto r raio de curvatura Metodologia de raios para encontrar as imagens Fig 3411 Halliday vol 4 2 dos 4 raios especiais Equação da ampliação 𝑚 ℎ ℎ 𝑖 𝑝 i posição da imagem p posição do objeto h tamanho do objeto Fig 3411 Halliday vol 4 h tamanho da imagem Problema Halliday 4 Cap 34 4 A Fig 3433 mostra uma vista de topo de um corredor com um espelho plano M montado em uma das extremidades Um ladrão B se esgueira por um corredor em direção ao centro do espelho Se d 30 m a que distância o ladrão está do espelho no momento em que é avistado pelo vigia S Problema Halliday 4 Cap 34 5 A Fig 3434 mostra uma lâmpada pendurada a uma distância d1 250 cm acima da superfície da água de uma piscina na qual a profundidade da água é de d2 200 cm O fundo da piscina é um espelho A que distância da superfície do espelho está a imagem da lâmpada Sugestão Suponha que os raios não se desviam muito de uma reta vertical que passa pela lâmpada e use a aproximação válida para pequenos ângulos de que sen θ tan θ u Problema Halliday 4 Cap 34 30 A Fig 3437 mostra a ampliação lateral m em função da distância p entre um objeto e um espelho esférico quando o objeto é deslocado ao longo do eixo central do espelho A escala do eixo horizontal é definida por ps 100 cm Qual é a ampliação do objeto quando ele está a 21 cm do espelho Problema Halliday 4 Cap 34 17 a 29 Mais espelhos Um objeto O está no eixo central de um espelho esférico ou plano Para cada problema a Tabela 344 mostra a o tipo de espelho b a distância focal f c o raio de curvatura r d a distância do objeto p e a distância da imagem i e f a ampliação lateral m Todas as distâncias estão em centímetros A tabela também mostra g se a imagem é real R ou virtual V h se a imagem é invertida I ou não invertida NI e i se a imagem está do mesmo lado do espelho que o objeto O M ou do lado oposto O Determine os dados que faltam Nos casos em que está faltando apenas um sinal determine o sinal a b c d e f g h i Tipo f r p i m RV INI Lado 17 Côncavo 20 10 18 24 050 I