Ideias principais
A óptica geométrica acompanha a luz como raios. Os raios se desviam ao cruzar a fronteira entre materiais, e lentes e espelhos usam esse desvio para formar imagens.
- A lei de Snell n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂ relaciona os ângulos, medidos a partir da normal. A luz se aproxima da normal ao entrar num meio mais lento, de maior índice.
- Há reflexão total interna quando a luz vai de um índice maior para um menor com ângulo acima do crítico, sen θ_c = n₂ ÷ n₁.
- Para uma lente delgada ou um espelho, 1 ÷ f = 1 ÷ dₒ + 1 ÷ dᵢ e o aumento é m = −dᵢ ÷ dₒ. Um m negativo indica imagem invertida.
- A rapidez da luz num meio é c ÷ n, e uma lente de distância focal f tem potência 1 ÷ f em dioptrias se f estiver em metros.
Equações principais
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂sin θ_c = n₂ ÷ n₁1 ÷ f = 1 ÷ dₒ + 1 ÷ dᵢm = −dᵢ ÷ dₒP = 1 ÷ f (diopters)v = c ÷ n
Exemplo resolvido
Um objeto está a 30 cm de uma lente convergente de distância focal 10 cm. 1 ÷ dᵢ = 1 ÷ 10 − 1 ÷ 30 = 2 ÷ 30, logo dᵢ = 15 cm do outro lado (imagem real). O aumento é m = −15 ÷ 30 = −0,50, então a imagem é invertida e tem metade do tamanho do objeto.
Erros comuns
- Medir os ângulos a partir da superfície em vez da normal.
- Usar o sinal errado em imagens virtuais. Pela convenção usual, uma imagem virtual tem distância da imagem negativa.
- Esperar reflexão total interna quando a luz vai de um índice menor para um maior. Ela só ocorre no sentido contrário.
Prática
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