Introdução à Óptica

Olá estudantes Eu sou professor Douglas Gomes e a aula de agora vai ser sobre a introdução à óptica geométrica esta aula que você vai assistir agora é a aula do nosso curso intensivo de física para Enem vestibulares disponível em física com douglas.com na nossa plataforma quer um curso completo e objetivo que você consegue concluir em menos de 20 semanas então é comigo que você vai estudar tem interesse nesse assunto então já deixa o joinha nesse vídeo quero mais vídeos como esse se inscreve aqui no canal e Ative o Sininho das notificações para saber quando tem

vídeo novo agora vamos lá agora nós vamos dar início ao estudo da óptica Douglas e o que que é óptica é a parte da física que vai estudar a luz e o que a luz bem existe a óptica física que estuda Justamente a natureza da Luz o que que ela é como ela se comporta em termos de natureza Douglas como é que eu produzo luz você pega uma carga elétrica e chacoalha na hora que você chacoalha uma carga elétrica você vai fazer chacoalhar os campos elétrico e magnético que existem no espaço Já que é a

carga elétrica que gera esses campos É como se você pegasse a superfície de um líquido e começasse a chacoalhar um ponto da superfície do líquido você vê que aquele chacoalhado que você produziu vai se propagando pela superfície do líquido da mesma forma acontece com a onda que a gente acabou de criar nos campos elétrico e magnético B esta onda é chamada eletromag e no vácuo se propaga com a velocidade de três vezes 10 elevado a 8 metros por segundo é a maior velocidade que existe na natureza mas temos um lance interessante e no futuro nós

vamos aprofundar um pouco mais a dualidade partícula onda a luz se comporta como ontem quando se propaga mas na hora que vai interagir com a matéria ela se comporta como uma partícula que a gente chama de fóton como se fossem pequenas bolinhas pacotinhos de energia ao interagir com a matéria Ou seja a luz ela não fornece energia de maneira contínua mas na maneira de pacotinhos indivisíveis de energia esses pacotinhos são chamados de fótons mas no final das contas o que que é a luz a luz para a gente vai ser o agente físico que ao

atingir os olhos vai provocar a sensação de visão Douglas tem uma letra f bem acolá com a mesma frequência que a carga elétrica for chacoalhada a onda elétrica será gerada frequência número de oscilações por segundo e aí vem uma outra informação nossos olhos não são sensíveis para quaisquer frequências de onda eletromagnética então a luz é uma onda eletromagnética Mas nem toda onda eletromagnética é luz ah certo e o que faz uma onda eletromagnética ser luz a gente poder ver e para que nós possamos ver para que sensibilize nossos olhos tem de ter uma certa faixa

de frequência de oscilação agora saiba que nós vamos dar início ao estudo da óptica geométrica depois nós retornamos aos aspectos ondulatórios A óptica geométrica só quer saber como a luz se propaga como é que ela vai de um ponto A até um ponto b a gente chama isso de geometria da propagação daí o nome óptica geométrica isso vai envolver os conceitos de objetos e de imagens é mesmo aquela história de imagem nos espelhos nas lentes mas como representar a luz e propagando por meio daquilo que nós chamamos de Raios de luz raio de luz é

um negócio que na prática não existe é apenas uma representação que o ser humano inventou para poder dizer olha a Luz está indo neste caminho raio de luz é a linha orientada que representa a propagação da luz por onde a luz passa mas cá entre nós a gente não consegue ver o raio de luz eu vou te mostrar mais ou menos o que acontece neste caso em que nós temos uma ponteira a laser jogando um raio de luz numa determinada direção na verdade em geral que você vê é apenas o pontinho iluminado ali projetado na

parede você precisa de uma parede para conseguir ver a chegada da Luz você fala mais Douglas eu comprei um laser que dá para ver o raio não é bem assim na verdade se o ar estiver com alguma poeira então se você jogar algum spray na região as partículas que ali estão serão iluminadas pela luz a luz será refletida nas partículas e chegará aos seus olhos logo você não tá vendo bem o raio de luz você tá vendo as partículas iluminadas Pela luz que veio aqui por este caminho é interessante que você consegue saber por onde

a luz estaria passando como eu havia falado o raio de luz é uma idealização é uma ideia algo que o ser humano inventou para poder representar a luz mas olha que interessante as fontes de luz elas não emitem um raio só também porque raiva não tem espessura ele tem o que nós chamamos de feixes de luz pincéis Luminosos Douglas o que que seria um feixe um pincel é um conjunto de Raios daí parece ser um pincel que tem várias cerdas olha aqui o nosso pincel o nosso feixe pode ser divergente divergindo de um determinado ponto

ou gente convergindo para um determinado ponto ou paralelo também chamado de cilíndrico agora vamos algumas características da Luz uma delas é a cor a luz do sol quando passa por meio de um prisma de vidro acaba sendo decomposta nas chamadas cores do arco-íris vermelho laranja amarelo verde azul anil e Violeta Douglas o arco-íris tem sete cores Não na verdade é uma infinidade de cores que vão existir aqui entre o verde e o azul por exemplo você tem aquele verde azulado azuis verdeado entre o amarelo e o verde você tem aquele verde limão então Existem várias

tonalidades a gente dá nome a sete simplesmente por questões culturais porque o número 7 representa algo incontável tanto é que na Bíblia quando se pergunta a Jesus quantas vezes se deve perdoar ele menciona o número 7 ainda fala 70 vezes 7 porque o número 7 tem um significado de algo que é difícil de contar por ser numeroso daí se deu o nome a sete cores apesar de existirem mais Douglas e o branco o que que é o branco o branco é a sensação que nós temos quando todas as cores chegam simultaneamente aos nossos olhos nossos

olhos interpretam isso como o branco do Brasil preto que seria apague a luz apague todas as luzes do local onde você se encontra feche bem a porta Que cor você vê o preto Então as tonalidades mais escuras mais pretas elas são devido aquela chegada de pouca luz da região do espaço que você está observando então se você estiver observando algo Preto pouca luz vem deste objeto preto e chega até os seus olhos fisicamente a diferença entre o vermelho e violeta é a frequência da vibração da onda o vermelho é a onda de menor frequência que

nós somos capazes de enxergar e o vio a de maior frequência agora olha que sugestivos os nomes que eu vou lhe apresentar agora infravermelho é uma onda de frequência inferior infra a do vermelho e a outra violeta é uma onda cuja frequência ultrapassa Ultra a frequência da Luz Violeta nem um infravermelho é visível nem outra violeta é agora uma informação interessante que depois nós vamos recapitular no estudo da ondulatória é que o comprimento da onda representado pela letra grega lambda e inversamente proporcional à frequência ele é dado por velocidade da onda todas as cores se

propagam com a mesma velocidade inovaco mas a gente vai ter aqui dividido pela frequência quanto maior a frequência com que uma onda existe mais curta Ela será você pode fazer um experimento interessante pegando e chacoalhando uma corda quanto maior frequência com que você chacoalhar acorda mais curta será a onda que você vai observar Experimente mas como o olho humano interpreta as cores e consegue enxergar as mais diversos níveis de cor bem o nosso olho não tem um receptor perfeito ideal de cores você tem três receptores três tipos de células do tipo cone o cone Red

vermelho o Green verde e o Blue azul não que eles tenham essas cores mas que ele que eles são responsáveis pela sensibilização pelo sentir dessas cores como é que eles funcionam imagine por exemplo que a gente tenha uma luz vermelha pura de uma única frequência de vibração Eis Aqui a nossa onda vermelha quando chega aqui vai sensibilizar Qual o cone apenas o vermelho e aí o seu cérebro vai enxergar 100% de sensibilização do vermelho 0% do Verde e 0% do azul e assim ele fala tô vendo algo vermelho ele entende isso daí mas e com

as outras cores se chegar uma luz verde vai sensibilizar o cone verde o cone G em 100% e 0% para cada um dos outros e se chegar a luz azul vai sensibilizar o azul e se chegar a luz amarela a luz amarela vai sensibilizar o vermelho em 100% e o verde Douglas e se fosse 50%, aí você chegaria a outras tonalidades mais avermelhado mais esverdeado enfim agora olha que interessante o seu olho vai enxergar Amarelo quer eu Lance a luz amarela quer o lance a vermelha junto da verde se nós jogarmos simultaneamente a luz vermelha

verde dos seus olhos você vai enxergar o que amarelo é o chamado Amarelo por composição Você não tem uma única frequência de onda como era o que acontecia antes monocromático aqui é policromático então a gente tem o amarelo monocromático de uma única frequência de vibração e o amarelo policromático que vai vir por composição do vermelho com o verde a gente também tem outras composições que se podem fazer com vermelho e azul verde e azul o amarelo é a soma do vermelho com verde uma janta é a soma do com o azul e o ciano do

verde com o azul eu vou te contar um segredo seu monitor Agora o seu celular está emitindo para os seus olhos apenas três cores o Red o vermelho o Green o verde e o azul o Blue é o sistema de cores RGB alguns televisores tem ainda uma luz branca mais pura do que a mistura das três Ah se misturar vermelho verde e azul o seu olho vai enxergar o branco agora vamos tratar das fontes de luz fonte de luz é todo aquele objeto de onde vem luz e chega a um determinado local pode chegar aos

seus olhos e assim você é capaz de ver é interessante tudo que você vê é fonte de luz você vai falar minha mesa é fonte de luz calma a gente tem a fonte primária chamada de objeto luminoso que recebe outros tipos de energia e transforma em energia luminosa é o caso de uma vela A chama da vela é envolve transformação de energia química num processo de combustão em energia luminosa e assim nós vemos a energia que é transportada Pela Luz a gente tem a energia elétrica sendo transformada em energia luminosa nas lâmpadas quaisquer tipo de

lâmpadas e olha é o monitor que você está utilizando agora para assistir a essa aula também é uma fonte primária um objeto luminoso vem luz dali e lá a transformação de outros tipos de energia elétrica em energia luminosa Douglas e a secundárias são os objetos iluminados eles recebem a energia luminosa e devolvem energia luminosa por reflexão por refração eu que você aqui com a sua mesa ela recebe a energia luminosa lá das lâmpadas reflete e assim você vê e eu vou te contar um segredo você é uma fonte de luz você é um objeto iluminado

outra classificação possível é a classificação quanto ao tamanho da fonte existem as fontes que são tão pequenas tão pequenas que a gente pode considerar que são pontos já tem outras que não o tamanho não dá para ser desprezado as fontes luminosas pequenas cujo tamanho pode ser desprezado são chamadas fontes puntiformes Olha que nome interessante ponte ponto forme forma de ponto ou seja a gente pode tratar como se fosse um pontinho emitindo A luz já a existências Não Douglas me dê exemplos vamos lá a fonte puntiforme poderia ser uma lâmpada no meio de uma sala uma

lâmpada incandescente uma lâmpada daquelas pequenas no meio de uma sala mas cuidado para a sala a lâmpada se comporta como puntiforme mas e para uma formiguinha que esteja passando perto dela ali aí já não é tão puntiforme assim aí ela já se comporta como uma fonte extensa então se a fonte é pontiforme ou extensa vai depender do contexto se der para desprezar o tamanho da fonte que está emitindo a luz ela será tratada como pontiforme se não der Ela será extensa as fontes luminosas ou iluminadas também podem ser classificadas quanto as frequências que elas enviam

aos seus olhos ou enviam para o espaço será chamada monocromática aquela que envia uma única frequência e policromática mais de uma frequência antigamente o pessoal dizia que era mais de uma cor não porque uma luz policromática na hora que você observa você só vê uma cor é o caso de uma fonte que emite vermelho e verde você vai uma única cor ou amarelo é um amarelo policromático porque vem a frequência do vermelho e a frequência do verde juntos mas a gente também pode ter o amarelo monocromático emitido por uma única frequência então nós conseguimos enganar

nossos olhos com essa história de cor podendo misturar frequências para obter uma terceira cor os meios Nos quais a luz pode se propagar são classificados em transparentes ou translúcidos e aquele em que a luz não consegue passar né para o qual ele não consegue passar são chamados de opacos aqui você tem um meio transparente caracterizado pela regularidade na propagação dos raios luminosos eles podem até ser desviados mas há uma regularidade nesse desvio permitindo que você consiga ver com certa nitidez aquilo que está do outro lado o meio translúcido permite a passagem da luz mas a

irregularidade nessa passagem faz com que ao observarmos enxerguemos algo borrado é interessante quando você quer alguma privacidade você quer deixar que a luz entre ou saia mas você não quer que as pessoas identifiquem aquilo que está do outro lado do meio e o opaco é aquele que não permite a passagem de luz agora vamos aos fenômenos ópticos que podem acontecer quando a luz encontra algum obstáculo a sua propagação encontrando aqui uma superfície né um objeto no meio do caminho da sua propagação pode acontecer o fenômeno da reflexão a luz bate e volta pode acontecer o

fenômeno da transmissão também chamado de refração onde a luz entra num novo meio de propagação é transmitido para um novo meio e também a absorção a luz pode deixar de existir sendo absorvida e transformada em outro tipo de energia a reflexão e a transmissão também podem ser classificadas segundo regular ou difusa A reflexão regular é aquela que nos permite ver imagens é o caso dos espelhos que tem a superfície bem polida já quando a superfícies são irregulares a gente tem a reflexão se difundindo e regularmente em todas as direções essa difuso é a mais comum

é a que a gente vê no dia a dia você eu posso ver se estiver diante de você É lógico eu vou ver o porquê a luz do ambiente se reflete em você de maneira difusa e quem estiver no ambiente verá você justamente pelo difundir desta luz já quando a gente olha para um espelho cada pessoa que olha para o mesmo espelho acaba vendo uma coisa diferente já recebeu isso é por conta da reflexão regular depois a gente volta esse tema também temos a transmissão regular refração regular ou a difusa Douglas Por que que é

interessante A reflexão difusa Se algum dia você quiser gravar um vídeo ou iluminar uma cena é melhor que você tenha a luz difusa para não formar sombras duras Olha que legal eu não consigo projetar sombras duras aqui ó porque porque eu tenho nos difundida em todo o ambiente isso melhora a qualidade visual Mas será que só vai acontecer um dos fenômenos de cada vez não podem acontecer todos simultaneamente a Luz chega uma determinada superfície parte da luz é refletida parte é transmitida para um outro meio e parte é absorvida e transformada em energia térmica por

exemplo agora vamos a análise da cor de um objeto iluminado quando o objeto é branco todas as cores que incidem sobre eles são refletidas daí quando você olha para esse objeto recebe todas as cores refletidas por ele e assim somando todas as cores você vê o branco Douglas e se eu pegar um objeto que é azul Você joga todas as cores de luz a chamada luz branca do objeto azul e ele só reflete Azul assim ao você observá-lo você vai ver poxa tá vindo só luz azul dali e um objeto que seja preto na hora

que chegam todas as cores ele nada vai refletir um pouco vai refletir a gente tem essa simplificação isso daqui é uma versão simplificada do que acontece porque algumas cores né algumas tintas alguns pigmentos que a gente usa podem refletir mais de uma cor e a soma de duas cores pode te causar uma nova sensação nessa aula eu te apresentei o que é a óptica O que é a luz como a gente produz luz as fontes luminosas como a gente representa por meio dos raios vimos as cores vimos tantos fenômenos reflexão refração você teve uma visão

bem Ampla de tudo aquilo que a gente vai estudar depois com mais especificidade em cada uma das nossas aulas Gostou da nossa aula tem muito mais no nosso curso intensivo na plataforma física com Douglas Te espero lá [Música]