Óptica geométrica é o ramo da Física no qual se estuda a luz e os fenômenos associados a ela. Tal estudo é feito ao assumir que a luz se propaga por meio de raios luminosos. Nesse post você verá a definição, os princípios, um mapa mental e muito mais sobre esse tema.
Definida como parte da física a óptica geométrica estuda os fenômenos sobre a propagação retilínea da luz, sendo assim, não leva em consideração o caráter ondulatório da mesma.
Além disso, as fontes de luz podem ser de diferentes tipos de acordo com as dimensões de seu foco emissor, podendo ser: pontual ou puntiforme (aquela que não apresenta dimensões consideráveis), ou ainda, extensa (que tem dimensões consideráveis se comparada ao ambiente).
Portanto, de maneira geral, é possível definir a óptica geométrica como: o ramo da óptica que se baseia na noção de raio de luz para descrever os fenômenos como reflexão, refração e formação de imagens a partir dos conceitos de geometria. Além disso, esse ramo da Física não se preocupa com a natureza da luz.
O princípio da propagação retilínea da luz afirma que ela viajará em linha reta caso o meio seja homogêneo, transparente e isotrópico. Iberê Thenório, do canal Manual do Mundo, ilustra o que acontece quando o meio de propagação não é isotrópico e nem homogêneo. Esse experimento pode ser feito em feiras de Ciência porque os materiais são de fácil acesso.
A figura abaixo nos mostra duas lanternas dispostas de modo que os raios de luz se cruzem. O princípio da independência dos raios luminosos diz que os dois raios de luz, ao se cruzarem, seguem cada um a sua trajetória, de forma independente.
Vamos falar agora sobre o feixe de luz, o qual pode ser descrito como uma região iluminada de abertura angular grande. Os feixes de luz podem apresentar a seguinte classificação:
Quando dois raios luminosos se cruzam, não há interferência na trajetória de ambos. Ou seja, cada um se comporta como se o outro não existisse. Por exemplo, esse princípio pode ser observado em shows quando os holofotes cruzam as luzes para iluminar uma área específica e os feixes de luz continuam com a mesma intensidade.
A óptica geométrica se preocupa em analisar a trajetória da propagação da luz. Nesse artigo vamos expor os princípios ou leis que regem essa parte da Física. Lembrando que esses princípios são enunciados para um único raio de luz, mas que podem valer também para os feixes luminosos.
Há três princípios fundamentais da óptica geométrica. Eles dizem respeito ao comportamento dos raios luminosos em um determinado meio e ao incidirem em um determinado objeto. Dessa forma, confira a definição de cada um deles:
Os professores Cláudio Furukawa e Gil Marques realizam um experimento que ilustra um raio luminoso e um dos princípios fundamentais da óptica geométrica. Esse princípio é o da propagação retilínea dos raios de luz. O experimento é simples e pode ser feito em feiras de ciência a fim de ilustrar esse conceito físico.
Os primeiros indícios desse campo de estudo surgiram com a “Teoria Corpuscular da Luz”, desenvolvida por Newton no século XVII. Foi este estudo que conseguiu identificar que a luz se formava devido a um feixe de muitas partículas.
O princípio óptico envolvido na formação de imagens em espelhos é a reflexão da luz. O caminho da luz feito do bebê até o olho do motorista pode ser executado em qualquer sentido (motorista-bebê ou bebê – motorista), este fenômeno é denominado de reversibilidade da luz.
A óptica geométrica baseia-se em três princípios básicos, sendo eles: propagação retilínea da luz, reversibilidade dos raios de luz, e por fim, independência dos raios de luz. Vamos a cada um separadamente:
Em um meio de propagação que seja homogêneo, transparente e isotrópico, a luz se propaga em linha reta. Isto é, os raios de luz viajarão em linha reta desde que o meio de propagação tenha o mesmo índice de refração em toda a sua extensão e que permita a passagem de luz. Esse princípio pode ser observado quando um objeto quadrado projeta sobre uma superfície plana uma sombra também quadrada.
Fundamento do princípio da reversibilidade dos raios de luz: neste caso, quando o sentido de propagação de um raio de luz sofre reversão ele tende a continuar a mesma trajetória, independentemente de ser colocado em sentido contrário.
Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).
A óptica geométrica é um dos ramos da Física. Em específico, ela é um sub-ramo da óptica. Dessa maneira, por definição, a óptica geométrica considera que a luz se propaga por meio de raios de luz. Esse modelo confere um comportamento geométrico à luz.
Fundamento da propagação retilínea da luz: De acordo com este fundamento a luz se propaga em linha reta em meios homogêneos, transparentes e isotrópicos (ou seja, corpos com propriedades físicas constantes). Casos de propagação retilínea da luz podem ser observados, por exemplo, quando um objeto de forma quadrada projeta uma sombra de mesma forma sobre uma superfície plana.
Princípio da propagação retilínea da luz: os raios de luz propagam-se em linha reta. Princípio da independência dos raios de luz: ao cruzarem-se, dois raios de luz atravessam um ao outro como se inexistissem mutuamente.
As divisões da óptica são duas: Óptica Física, que estuda os fenômenos da natureza da luz, e Óptica Geométrica, que estuda a propagação e o comportamento da luz.
Há diversas aplicações da óptica no dia a dia de todos nós, como: as mais conhecidas, as lentes. Lupas, óculos e lentes de contato. ... fibras ópticas (cabos de fibras ópticas são usados em telefonia e podem processar 40000 chamadas de uma vez.)
Quando se considera a extrema velocidade com que a luz se espalha por todos os lados e que, quando vêm de diferentes lugares, mesmo totalmente opostos, [os raios luminosos] se atravessam uns aos outros sem se atrapalharem, compreende-se que, quando vemos um objeto luminoso, isso não poderia ocorrer pelo transporte de ...
Quando um feixe de luz incide no olho humano, atinge. ... variação da direção do feixe de luz ao mudar de meio (do ar. para a córnea) é chamado de: a dispersão.
A refração é um fenômeno que ocorre quando o feixe de luz, vindo do ambiente externo, atravessa o globo ocular para formar a imagem na retina. A incidência da luz na retina permite a formação de uma imagem nítida.
Quando olhamos na direção de algum objeto, a imagem atravessa a córnea e chega à íris, que regula a quantidade de luz recebida por meio de uma abertura chamada pupila. Quanto maior a pupila, mais luz entra no olho. Passada a pupila, a imagem chega ao cristalino, e é focada sobre a retina.