Upload
isabella-silva
View
870
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Slide exibido no primeiro trimestre, pelo professor Fabio Jorge de Física 1.
Citation preview
BIOFÍSICA DA VISÃO
Amarelo Verde Vermelho
Azul Preto Rosa
Laranja Marrom Cinza
Roxo Branco Vermelho
Olho Humano
Ponto Cego
Cones e
Bastonete
s
*A retina é composta
de células sensíveis à
luz. A função da
retina é de
transformar sinais
luminoso em impulsos
elétricos.
*Cones e bastonetes que são
células sensíveis a luz. Cada tipo
de cone é sensível a uma
determinada cor
•Existem pessoas que não conseguem distinguir cores. Podendo
ver cores trocadas ou até em preto e branco. Jhon Dalton não
enxergava o vermelho, por causa dele, esta deficiência ficou
conhecida como daltonismo. Que é causado por defeitos na
retina ou no nervo óptico, e é hereditário
fóvea
Daltonismo
Como é visto o Calor ?
Reflexão e Refração
Propagação da Luz - Refração• Raio é o raio incidente
• Raio é o raio refletido
• Raio é o raio refratado nomeio translúcido
• Raio é o raio internamenterefletido
• Raio is o raio refratadoquando sai do meiotranslúcido
Arco- ìris
PAS UnB – 2010 item 122
Cores dos objetos•Cada cor depende do
comprimento de onda da luz
correspondente àquela cor. O
comprimento de onda da luz
é a distância entre duas
cristas suscessívas de onda.
•As sete cores do espectro
podem ser obtidas por
meio da mistura de apenas
três delas: Vermelho,Verde
e Azul, que são
denominadas cores
primárias aditivas.
•As substáncias responsáveis
pela cor de um objeto são
denominadas pigmentos.cada
pigmento absorve e reflete
algumas cores
NÚMERO DE IMAGENS
Refração
• Um raio de luz muda a sua direção de propagação, ao passar de um meio para o outro, em um fenômeno chamado de refração da luz. Esta mudança de direção ocorre porque a luz tem velocidade diferente em cada meio.
• A refração é a mudança de velocidade de propagação de uma onda ao cruzar a interface entre dois meios distintos, geralmente acompanhada de mudança da direção de propagação
O índice de refração
• A luz se propaga no vácuo com velocidade de 299.792.458 m/s. A velocidade da luz no vácuo (c) é a maior velocidade possível, segundo a Teoria da Relatividade de Enstein. Desta forma, podemos afirmar que, em qualquer meio material, a velocidade da luz é menor que (c). O índice de refração (n) de uma substância é definido como a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio. v
cn
• Na água, a luz se propaga com uma velocidade de v= 225.407.863,15 m/s, e assim o índice de refração vale
nágua= 299.792.458 = 1,33
225.407.863,15
Quanto maior o índice de refração de uma substância, menor a velocidade da luz naquele meio.
MATERIAL ÍNDICE DE
REFRAÇÃO
Ar 1
Água 1,33
Acrílico 1,49
Vidro 1,6 a 1,9
Diamante 2,4
• 1º Vestibular 2011 – item 46 (refração)
• PAS 2010 – item 118 (índice de refração)
Lei de Snell• Ao encontrar uma interface entre dois meios, uma onda pode dividir-se em
duas. Uma vai ser a onda refletida e a outra, que penetra no segundo meio, é a onda refratada. A onda refratada sofre mudança na sua velocidade de normalmente acompanhada por uma variação de direção de propagação da luz nos dois meios. Esta relação é conhecida como Lei de Snell, é escrita da seguinte forma:
2211 sennsenn
Exemplo• UFRJ - Um raio luminoso que se propaga no ar (nar = 1) incide
obliquamente sobre um meio transparente de índice de refração n, fazendo um ângulo de 60° com a normal. Nessa situação, verifica-se que o raio refletido é perpendicular ao raio refratado, como ilustra a figura. Calcule o índice de refração n do meio.
Caso Particular
• Um caso especial da refração verifica-se quando o ângulo de incidência é zero, ou seja, o raio incide perpendicularmente na interface. Nesse caso, o ângulo de refração também será zero, e o raio não muda a direção de propagação.
Reflexão interna total
• Observando a lei de Snell para o caso em que a onda passe de um meio com um índice de refração para outro, com índice de refração menor, vemos que existe um valor do ângulo de incidência acima do qual não é possível encontrar nenhum do ângulo de refração que satisfaça a lei de Snell. Este é o caso, por exemplo, de um feixe de luz passando da água (nágua=1,33) para o ar (nar=1,0).
Ângulo limite (θlimite)
• Denominamos de ângulo limite, ou ângulo crítico de incidência, o ângulo de incidência para o qual o feixe refratado faz um ângulo de 90º com a normal.
• Podemos calcular o valor do ângulo crítico usando a Lei de Snell, com n1>n2 e θ2=90º n1sen θc=n2sen90º.
Sen θc= n2
n1
AFA 2011
O céu é azul?
A atmosfera é composta de muitas partículas: gotas de água,
fumaça e gases, todas elas afastam os raios solares que entram
na atmosfera do seu caminho direto; desviam-na para os
nossos olhos, fazem-na visível.
Fibra Óptica
A fibra tem um núcleo de sílica e uma interface de sílica misturada com
outro material de menor índice de refração. Por causa da diferença de
índice de refração entre o núcleo e a interface, um feixe de luz fica
confinado no interior da fibra e viaja por ela como a água em um cano. O
ângulo com que o feixe incide sobre a interface é sempre maior que o
ângulo crítico, fazendo com que a luz se reflita totalmente e fique presa na
fibra. Uma fibra é incomparavelmente mais eficiente para transporte de
sinais de comunicação que um fio de cobre. Diferentemente de um fio de
cobre, a fibra não sofre interferências de campos elétricos e magnéticos.
Além disso, usando freqüências ligeiramente diferentes, é possível
transmitir um número imenso de sinais por uma única fibra, sem perigo de
aparecer linha cruzada.
É SÓ MIRAGEM
Reflexões internas no Diamante
Está lembrado do ângulo crítico?
Quanto maior o índice de refração de
um material transparente, menor o
ângulo crítico. Depois que um feixe de
luz entra em um material de grande
índice de refração, só sai se incidir,
internamente, com um ângulo menor
que o ângulo crítico.
O diamante tem um índice de
refração n = 2,40. Com esse valor do
índice de refração, o ângulo crítico do
diamante (em relação ao ar) é pouco
maior que 24º. Uma vez dentro do
diamante, a luz só sai se incidir na
superfície interna com um ângulo
menor que esse. De 24º até 90º a luz se
reflete de volta.
• PAS UnB 2010 – item 120
PAS / UnB - 2004
Levando-se em conta o índice de
refração e a velocidade de
propagação no vidro, podemos
afirmar que:
Obs.:
Vve = velocidade da luz vermelha
Vam = velocidade da luz amarela
Vaz = velocidade da luz azul
a) Vve < Vam < Vaz
b) Vve > Vam > Vaz
c) Vve > Vam < Vaz
d) Vve = Vam = Vaz
e) Vve < Vam > Vaz
UNICAMP 2012 - Nos últimos anos, o Brasil vem implantando em diversas cidades o sinal de televisão digital. O sinal de televisão é transmitido através de antenas e cabos, por ondas eletromagnéticas cuja velocidade no ar é aproximadamente igual à da luz no vácuo.
b) Cabos coaxiais são constituídos por dois condutores separados por um isolante de índice de refração n e constante dielétrica K , relacionados por K = n2 . A velocidade de uma onda eletromagnética no interior do cabo é dada por v = c / n
Qual é o comprimento de onda de uma onda de frequência f = 400MHz que se propaga num cabo cujo isolante é o polietileno (K = 2, 25) ?
• REVISÃO GERAL
• CONTEÚDOS ESTUDADOS ATÉ AQUI
• Calcule o índice de refração da glicerina, sendo dados sen 1 = 0,50 e sen 2 = 0,34.
• Qual o valor da velocidade de propagação da luz na glicerina? Considere a velocidade da luz no ar, igual a no vácuo.
• (UnB) Um prisma reto de vidro cuja base éum triângulo retângulo isóceles foitotalmente mergulhado em água. Calcule omenor índice de refração que tal prismadeverá ter, para que reflita por completoum raio que incida normalmente em umadas faces menores. Considere que o índicede refração da água seja igual a 0,95 x ,multiplique por 10 o valor calculado,desconsiderando, depois, a partefracionária de seu resultado, caso exista.
(2ºVestibular UnB - 2010)
A figura I ilustra uma imagem da nebulosa planetária NGC7662. Aocontrário do que essa imagem sugere, as nebulosas planetárias não são tãoetéreas e tranquilas; na realidade, sãoenormes e tempestuosas. Adornandotoda a Via Láctea como enfeites de árvore de Natal, as nebulosasplanetárias são os restos coloridos de estrelas de baixa massa – aquelas com tamanho inferior a oito vezes a massasolar. As estrelas, ao morrerem, perdem suas camadas externas, quese transformam em uma espécie de vento, cuja velocidade atinge até 1.000 km/s.
As estrelas, gradualmente, vão-se desfazendo até chegarem àscamadas mais quentes e profundas, quando emitem luz ultravioletacapaz de ionizar o vento e torná-lo fluorescente.No fenômeno da fluorescência, um átomo absorve energia e a reemite na forma de radiação eletromagnética, composta de umacoleção de comprimentos de onda característicos, sendo parte deles compreendida na região do visível, conforme ilustra a figura II, queexemplifica o caso do átomo de hidrogênio. No estudo dessefenômeno, para se identificar a presença de cada elemento químiconas estrelas e nebulosas, usam-se cores, que podem serdeterminadas por meio de um espectroscópio, cujo esquema básicoé mostrado na figura III.A partir dessas informações, julgue os itens (certo ou errado), sabendo que a relação entre a energia E de um fóton e o seucomprimento de onda λ é dada por E = , em que h = 6,62 · 10–34 J·s é a constante de Planck e c = 3 · 108 m/s, a velocidade da luz no vácuo.
1) Ao se usar o espectroscópio ilustrado na figura III para analisar aluz visível emitida pelo átomo de hidrogênio, obtêm-se trêsimagens da fenda sobre o filme ou detector, uma para cada cor,como mostra a figura II.
2) No prisma ilustrado na figura III, a velocidade de propagação daluz vermelha é menor que a velocidade de propagação da luzvioleta.
3) Considerando-se como poder de resolução de umequipamento a capacidade em distinguir duas cores próximas, écorreto inferir que o poder de resolução do espectroscópiorepresentado na figura III independe da distância focal da lenteque focaliza o feixe sobre o filme.
4) Se o espectro da figura II tivesse sido obtido a partir da luzemitida por uma estrela que se afasta velozmente da Terra,então todas as linhas espectrais ficariam deslocadas à direitadas linhas da figura II.
UnB – 2010) A técnica empregada no espectroscópio que permite distinguiros elementos químicos presentes em uma estrela tem por princípiofundamental as diferenças de :
a) frequências das radiações emitidas pelos vários elementos químicosexistentes na estrela.
b) velocidades de propagação das cores da radiação no trajeto da estrela àTerra.
c) polarização da luz emitida por cada um dos elementos químicos quecompõem a estrela.
d) intensidade da radiação emitida por cada um dos elementos químicosque compõem a estrela.
Vestibular - UnB 2008As figuras acima representam parte do
sistema de lentes do olho de um inseto,
com seus componentes biológicos,
sendo a retínula o elemento receptor de
luz, cujo centro é ocupado por um
cilindro translúcido, chamado
rabdoma. Ao redor do rabdoma estão
localizadas células fotorreceptoras.
Sabe-se que os raios de curvatura das
lentes dos olhos dos insetos são fixos.
Portanto, esses animais não têm a
capacidade de variar a distância focal
do olho por meio da variação da
curvatura de suas lentes, uma
propriedade conhecida como poder de
acomodação, presente no olho humano.
Considerando essas informações,
julgue os itens seguintes.
Ítens 60 e 61
60) Considere que os raios luminosos quechegam ao rabdoma sofram reflexõesinternas totais nas suas paredes, atéchegarem à fibra do nervo óptico, comoilustrado na figura. Nesse caso, para queessas reflexões totais ocorram, a região queenvolve o rabdoma deve possuir índice derefração menor que o índice de refração dopróprio rabdoma.
61) Diferentemente dos mamíferos, quepercebem a luz por meio de olhos simples, osinsetos o fazem por meio de olhoscompostos.
• Um raio de luz, que incide em uma interface ar-acrílico como mostra a figura1 a seguir. A partir deseus conhecimentos de física determine
a) o índice de refração do acrílico e o ângulo limitepara este material.
b) A velocidade da luz
No acrílico.
figura 1, foto by: Pedro, 2ºD. Colégio Marista Champagnat.
• Um feixe de luz entra no interior de uma caixa retangular de altura L, espelhada internamente, através de uma abertura A. O feixe, após sofrer 5 reflexões, sai da caixa por um orifício B depois de decorrido 10–8
segundo. Os ângulos formados pela direção do feixe e o segmento AB estão indicados na figura.