É correto afirmar sobre a óptica geométrica que a luz se propaga *?

A Óptica é a parte da Física responsável pelo estudo da luz e dos fenômenos associados a ela. Como a luz apresenta comportamento dual, podendo ser considerada como onda ou partícula, os estudos da Óptica dividem-se em duas partes:

• Óptica física – quando se considera a natureza ondulatória da luz;

• Óptica geométrica – quando a luz é considerada uma partícula e seus estudos são feitos a partir do conceito de raios de luz, conferindo um modelo geométrico para a luz.

Definições importantes da Óptica Geométrica

Como o foco deste texto é apenas a Óptica Geométrica, antes de conhecermos seus princípios, vejamos algumas definições importantes:

Os raios de luz são segmentos de reta que representam a direção e o sentido de propagação da luz. Eles podem ser emitidos por dois tipos de fonte:

• Fontes primárias: que emitem luz própria, como o sol, a chama de uma vela ou uma lâmpada;

• Fontes secundárias: que refletem a luz que recebem de uma fonte primária, como a lua que reflete a luz que recebe do sol, ou um livro, que só pode ser visto se refletir a luz que recebe de uma lâmpada.

As fontes luminosas também podem ser classificadas em relação à sua dimensão:

• Fontes extensas: quando possuem dimensões consideráveis se comparadas às dimensões do objeto a ser iluminado. Por exemplo: uma lâmpada acesa perto de um livro;

• Fontes pontuais: se as dimensões da fonte de luz forem consideradas desprezíveis em relação ao objeto a ser iluminado.

Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. A luz emitida por uma fonte pontual propaga-se em todas as direções, sendo assim, ele é denominado feixe divergente de raios de luz. Quando os raios são paralelos, como no caso da luz emitida por uma lanterna, dizemos que o feixe de luz é convergente.

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Princípios da Óptica Geométrica

Existem três princípios adotados pela Óptica Geométrica para explicar os fenômenos luminosos.

O primeiro é denominado Princípio da Propagação Retilínea da Luz e afirma que:

“Em meios homogêneos e transparentes, a luz propaga-se em linha reta.”

Esse princípio explica vários fenômenos, como a semelhança geométrica entre a sombra e o objeto que a produz, além da formação de penumbra e dos eclipses.

O segundo princípio da Óptica Geométrica é o da independência dos raios luminosos, que tem o seguinte enunciado:

“Quando dois ou mais feixes de luz se cruzam, um não altera a propagação do outro.”

Por fim, o terceiro princípio, que é o da reversibilidade dos raios luminosos:

“A trajetória seguida pela luz independe do seu sentido de propagação.”

A Óptica Geométrica é responsável pelo estudo de vários conceitos físicos, entre eles a formação de sombra, penumbra e eclipse; a reflexão e a refração da luz, bem como a formação da imagem em espelhos, nas lentes e nos instrumentos ópticos.

Por Mariane Mendes
Graduada em Física

Entenda o que são os princípios da óptica geométrica e treine para as questões de Física com 10 exercícios que já caíram no Enem e em vestibulares!

Para entender conteúdos de Física como reflexão, refração, espelhos e lentes, é preciso conhecer os princípios sobre os raios luminosos. Por isso preparamos um resumo e uma lista de exercícios sobre óptica geométrica. Revise o conteúdo e teste seus conhecimentos!

A óptica geométrica é o ramo da Física que estuda um conjunto de fenômenos que têm como causa determinante o agente físico luz.

Existem três princípios da óptica geométrica: propagação retilínea, independência e reversibilidade. Em seguida, veremos um resumo sobre cada um deles.

Propagação retilínea

O princípio da propagação retilínea afirma que a luz se propaga sempre em linha reta. Graças a esse princípio é possível justificar a formação dos eclipses, do dia e da noite, das sombras etc. 

O eclipse lunar ocorre quando a Lua está na sombra da Terra, ou seja, a Terra está entre o Sol e a Lua. Isso ocorre porque a luz do Sol se propaga em linha reta e, sendo a Terra um meio opaco, não consegue cruzá-la.

Enquanto isso, o eclipse solar ocorre quando a Lua está entre o Sol e a Terra e é explicado pelo mesmo princípio que justifica o eclipse lunar.

Uma das aplicações da propagação retilínea da luz é a câmara escura. Essa estrutura consiste em uma caixa de paredes opacas. Em uma dessas paredes há um pequeno orifício.

Ao colocar um objeto AB, de tamanho o, na frente da câmara, os raios de luz que partem de AB e atravessam o orifício o, determinam na parede oposta ao orifício uma figura A’ B’ semelhante ao objeto, porém invertida.

Observe abaixo a imagem da vela que se forma ao fundo da câmara.

Existem uma relação entre a altura o do objeto, a altura i da imagem, a distância p do objeto até a câmara e a distância p’ do orifício da câmara até a imagem projetada.

Princípios da independência e da reversibilidade

De acordo com o princípio da independência, dois raios luminosos, ao se cruzarem, não interferem um no outro após o cruzamento. É fácil observar isso quando vemos feixes de luz de holofotes se cruzando em um show, por exemplo.

Enquanto isso, o princípio da reversibilidade diz que a trajetória seguida pela luz independe do sentido de sua propagação. É por isso, por exemplo, que se você observa uma pessoa através de um espelho, com certeza essa pessoa também pode fazer o mesmo.

Esses dois princípios dão origem a vários efeitos, como a sombra e a penumbra.

• Sombra: é uma região sem luz. Essa região é produzida por um obstáculo opaco (anteparo) que barra a propagação dos raios luminosos.
• Penumbra: surge lateralmente em regiões com pouca luz.

Videoaula

Antes de partir para os exercícios sobre óptica geométrica, confira a videoaula do professor Rossetto. Ele explica e dá exemplos de cada um dos 3 princípios:

Exercícios sobre óptica geométrica

Para finalizar sua revisão, saiba como o conteúdo de óptica de geométrica cai no Enem e teste seus conhecimentos:

E correto afirmar sobre a óptica geométrica que a luz se propaga?

Como a luz se propaga na óptica geométrica?

Como e que a luz se propaga?

Qual a relação da óptica com a luz?