Óptica geométrica: o que é, mapa mental, princípios fundamentais e mais (2023)

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.

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O que é a óptica geométrica

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.

Além disso, a luz possui um comportamento dual. Ou seja, ela pode ser onda e partícula, dependendo do meio de detecção. Por isso, também há a óptica física. A qual considera a natureza ondulatória da luz e suas origens.

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.

Princípios da óptica geométrica

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:

Propagação retilínea

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.

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Independência dos raios luminosos

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.

Reversibilidade dos raios luminosos

Esse princípio considera que a luz se propaga em um meio transparente, homogêneo e isotrópico. Dessa forma, ao se inverter o sentido de um raio luminoso, não se altera sua trajetória. Isso pode ser ilustrado quando duas pessoas observam os reflexos mútuos em um espelho.

A partir desses três princípios, é possível construir e estudar as características de uma imagem. Por exemplo, no caso dos espelhos esféricos.

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Mapa mental

Para fixar e esquematizar o conteúdo aprendido, nada melhor que um mapa mental. Não é mesmo? Por isso, veja o mapa mental sobre esse tema!

A partir do mapa mental é possível compreender de que forma os conceitos da óptica geométrica estão interligados. Além disso, note que os três princípios são fundamentais para entender os demais fenômenos.

Vídeos sobre óptica geométrica

O campo da óptica e seus estudos podem ser muito abstratos para algumas pessoas. Por isso, que tal assistir aos vídeos selecionados para visualizar melhor o que foi aprendido? Você verá vídeo aulas e experimentos ilustrativos para aprofundar seus conhecimentos!

Experimento sobre a propagação da luz

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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.

Conceitos fundamentais da óptica geométrica

O professor Marcelo Boaro explica os conceitos fundamentais do estudo dos raios luminosos. Para isso, o docente parte de várias definições básicas. Por exemplo, o que é luz e o que é o espectro eletromagnético. Além disso, ao fim da aula, o professor Boaro resolve um exercício de aplicação sobre esse tema.

Princípios fundamentais da óptica

A óptica geométrica se baseia em três princípios fundamentais. São eles: o princípio da independência dos raios luminosos, o princípio da reversibilidade dos raios e a propagação retilínea dos raios de luz. O professor Marcelo Boaro explica cada um deles com exemplos do cotidiano. Além disso, ao fim da aula, o docente resolve um exercício de aplicação.

Experimento da luz que entorta

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 óptica é uma área da Física que possui diversas implicações em nosso cotidiano. Elas vão desde o nosso principal sentido, a visão, até comodidades da vida moderna, por exemplo, a televisão. Além disso, esse ramo da Física pode ser usado na Arte. Como é o caso do caleidoscópio.

Referências

Física IV: Óptica e física moderna (2016) – Hugh D. Young et al.
Física: Volume 4 (2008) – David Halliday et al.
Curso de Física Básica: Volume 4 (2014) – Herch Moysés Nussenzveig.

1. [UFAL]

A figura representa um feixe de raios paralelos incidentes em uma superfície S e os correspondentes raios emergentes:

Essa figura ilustra o fenômeno óptico da:

a) dispersão.

b) reflexão difusa.

c) refração.

d) difração.

e) reflexão regular.

2. [FMABC]

As imagens abaixo correspondem a um acessório de segurança para quem tem que transportar um bebê na cadeirinha no banco de trás – o espelho retrovisor para bebê. Para que os pais possam ver o filho sentado na cadeirinha, fixada no banco traseiro e de costas para os ocupantes dos bancos da frente do carro, o espelho deve ser fixado no encosto de cabeça do banco traseiro, defronte ao bebê. Assim, os pais, ao olharem para o espelho retrovisor interno do automóvel, poderão ver a imagem refletida do bebê. O princípio da óptica geométrica que permite que isso seja possível é

a) refração luminosa.

b) dispersão luminosa.

c) independência dos raios luminosos.

d) reversibilidade dos raios luminosos.