Óptica geométrica

A óptica geométrica é um dos ramos da óptica que investiga os princípios dos raios luminosos, os meios nos quais eles podem se propagar, os fenômenos dos raios luminosos e as diferentes fontes de raios luminosos.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre óptica geométrica
• 2 - O que é óptica geométrica?
• 3 - Quais são os princípios da óptica geométrica?
• 4 - Formas de propagação da luz
• 5 - Tipos de superfície na óptica geométrica
• 6 - Quais são os fenômenos da óptica geométrica?
• 7 - Qual é a importância da óptica geométrica?
• 8 - Fontes de luz
• 9 - Exercícios sobre óptica geométrica

Resumo sobre óptica geométrica

• A óptica geométrica é uma área de estudo que analisa o comportamento dos feixes de luz.
• Os princípios da óptica geométrica são: princípio da propagação retilínea da luz, princípio da reversibilidade dos raios de luz, e princípio da independência dos raios de luz.
• As formas de propagação da luz são através de feixes paralelos, feixes divergentes e feixes convergentes.
• Os tipos de superfície podem ser: opaco, translúcido ou transparente.
• Os raios luminosos podem sofrer os fenômenos de reflexão, refração e absorção quando se aproximam dos corpos.
• A óptica geométrica é uma área amplamente usada na Química, Física, Engenharia, Medicina, Biologia e outras.
• As fontes de luz podem ser classificadas, dependendo da sua emissão, como primárias ou secundárias, ou do seu tamanho, como puntiformes ou extensas.

O que é óptica geométrica?

A óptica geométrica é uma parte da Física dedicada ao estudo do comportamento e de fenômenos da luz, proveniente de fontes como o Sol, o fogo e as lâmpadas, permitindo enxergarmos todas as imagens e cores existentes.

Quais são os princípios da óptica geométrica?

Os princípios que regem a óptica geométrica são:

• Princípio da propagação retilínea dos raios luminosos: afirma que, nos meios transparentes e homogêneos, a luz se propaga em linha reta.
• Princípio da reversibilidade dos raios de luminosos: afirma que é possível alterar o sentido de propagação da luz sem alterar a sua direção de propagação.
• Princípio da independência dos raios luminosos: afirma que não temos alteração da trajetória da luz, mesmo em contato com outra luz.

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Formas de propagação da luz

A luz pode se propagar através de feixes paralelos, feixes divergentes e feixes convergentes.

• Feixes paralelos: a luz se propaga através de feixes paralelos quando os seus raios são paralelos uns aos outros, como nos holofotes.
• Feixes divergentes: a luz se propaga através de feixes divergentes quando os seus raios divergem de um ponto, espalhando-se, como nas lâmpadas acessas ou chamas.
• Feixes convergentes: a luz se propaga através de feixes convergentes quando os seus raios convergem a um ponto, como nas lupas.

Tipos de superfície na óptica geométrica

Na óptica geométrica, estudamos três tipos de meios para propagação dos raios luminosos, os meios opacos, meios translúcidos e meios transparentes.

• Meios transparentes: são aqueles em que temos a propagação de todos ou da maioria dos raios luminosos, sendo assim, podemos enxergar claramente o corpo atrás desse meio.
• Meios translúcidos: são aqueles em que temos a propagação parcial dos raios luminosos, sendo assim, podemos enxergar de modo desfocado o corpo através desse meio.
• Meios opacos: são aqueles que impedem a propagação dos raios luminosos, sendo assim, não enxergamos o corpo que está atrás desse meio.

Quais são os fenômenos da óptica geométrica?

Na óptica geométrica, estudamos os fenômenos da reflexão, refração e absorção dos raios luminosos.

• Reflexão dos raios luminosos: fenômeno ondulatório em que quando a luz atinge um corpo (como paredes ou pele), ela retorna até o observador sem mudar a sua velocidade de propagação.
• Refração dos raios luminosos: fenômeno ondulatório em que quando a luz muda de meio (por exemplo, do ar para a água), ocorre a mudança em sua velocidade de propagação.
• Absorção dos raios luminosos: fenômeno ondulatório em que a luz é absorvida pelos corpos.

Qual é a importância da óptica geométrica?

A óptica geométrica é extremamente importante devido as suas diversas aplicações em nosso cotidiano. Abaixo selecionamos algumas dessas aplicações:

• produção de lentes de contato e lentes oculares;
• produção de câmeras e telas;
• produção de fibras ópticas;
• produção de retrovisores e espelhos;
• tratamento de água.

Saiba mais: Lentes esféricas — sistema óptico presente em celulares, câmeras, óculos e diversos outros dispositivos

Fontes de luz

As fontes de luz podem ser classificadas quanto a sua emissão ou ao seu tamanho.

Quanto à emissão, podem ser:

• Primárias: quando a fonte emite sua própria luz, como o Sol, uma lâmpada acessa, a chama de uma vela.
• Secundárias: quando a fonte não emite sua própria luz, apenas reflete a luz de outras fontes, como a Lua, uma lâmpada apagada, as nuvens.

Quanto ao tamanho, podem ser:

• Puntiformes: quando a fonte tem um pequeno tamanho em relação aos observadores, como a maioria das estrelas.
• Extensas: quando a fonte tem um grande tamanho em relação aos observadores, como o Sol.

Exercícios sobre óptica geométrica

01) (IFCE) Considere as seguintes afirmativas.

I. Os meios transparentes são meios em que a luz os percorre 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
b) apenas II
c) apenas III
d) I e III
e) II e III

Resolução:

Alternativa A

Abaixo, vemos a correção em vermelho das alternativas incorretas.

1. Correta.
2. Incorreta. Nos meios translúcidos, a luz se propaga.
3. Incorreta. Nos meios translúcidos, a trajetória da luz não é regular.

02) (PUC - MG) Os faróis de 2 carros que se movimentam em uma estrada emitem feixes de luz. Em certo instante, os faróis se interceptam. Assinale a opção que descreve CORRETAMENTE o que acontece após o cruzamento dos feixes.

a) Os feixes diminuem de intensidade.

b) Um feixe se reflete no outro feixe.

c) Os dois feixes se juntam, formando um único feixe.

d) Os feixes continuam sua propagação como se nada tivesse acontecido.

Resolução:

Alternativa D

Os feixes continuam sua propagação como se nada tivesse acontecido devido ao princípio da independência dos raios luminosos.

Fontes

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos da Física: Óptica e Física Moderna (vol. 4) 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica: ótica, relatividade e física quântica (vol. 4). 5 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2015.