Explique os fenômenos ópticos. Dê exemplo de cada.
Passo 1
Beleza, a questão pede pra explicar quais são os principais fenômenos ópticos e dar um exemplo de cada um. A matéria aqui é Óptica Geométrica e Ondulatória (pra luz). Vamos usar conceitos como reflexão, refração, dispersão, difração e interferência, mostrando a ideia por trás de cada um e um exemplo prático.
Passo 2
Fenômeno 1: Reflexão
Teoria básica: quando um raio de luz incide sobre uma superfície lisa (espelho, água calma, metal polido), ele “bate” e volta. A regra principal é o ângulo de incidência ser igual ao ângulo de reflexão.
– Lei da reflexão:
Teoria básica: quando um raio de luz incide sobre uma superfície lisa (espelho, água calma, metal polido), ele “bate” e volta. A regra principal é o ângulo de incidência ser igual ao ângulo de reflexão.
– Lei da reflexão:
(
é o ângulo entre o raio que chega e a normal;
é o ângulo entre o raio refletido e a normal.)
Exemplo: você se olhando no espelho. A imagem aparece porque cada raio que sai do seu rosto bate no espelho e volta obedecendo essa lei.
Exemplo: você se olhando no espelho. A imagem aparece porque cada raio que sai do seu rosto bate no espelho e volta obedecendo essa lei.
Passo 3
Fenômeno 2: Refração
Teoria básica: ao passar de um meio pra outro (ar → água, vidro → ar etc.), a luz muda de velocidade e, por isso, muda de direção. A relação que liga os ângulos de incidência e refração é a Lei de Snell:
Teoria básica: ao passar de um meio pra outro (ar → água, vidro → ar etc.), a luz muda de velocidade e, por isso, muda de direção. A relação que liga os ângulos de incidência e refração é a Lei de Snell:
onde
e
são os índices de refração dos meios.
Exemplo: uma caneta “quebrada” quando enfiamos metade dela na água. Aquilo é a luz refratando ao entrar no líquido, desviando o caminho.
Exemplo: uma caneta “quebrada” quando enfiamos metade dela na água. Aquilo é a luz refratando ao entrar no líquido, desviando o caminho.
Passo 4
Fenômeno 3: Dispersão
Teoria básica: o índice de refração de um material geralmente depende do comprimento de onda da luz. Luz branca tem várias cores (várias “frequências”), cada cor refrata num ângulo ligeiramente diferente.
Exemplo: um prisma de vidro divide a luz branca em um espectro colorido (arco-íris). A luz vermelha sai com ângulo maior (menor índice) e a violeta com ângulo menor (maior índice).
Teoria básica: o índice de refração de um material geralmente depende do comprimento de onda da luz. Luz branca tem várias cores (várias “frequências”), cada cor refrata num ângulo ligeiramente diferente.
Exemplo: um prisma de vidro divide a luz branca em um espectro colorido (arco-íris). A luz vermelha sai com ângulo maior (menor índice) e a violeta com ângulo menor (maior índice).
Passo 5
Fenômeno 4: Difração
Teoria básica: toda onda (incluindo luz) “contorna” obstáculos ou “se espalha” ao passar por fendas de largura comparável ao seu comprimento de onda. Quanto mais estreita a fenda, mais espalhada a luz.
Exemplo: experimento de fenda única, onde uma fonte de laser aponta pra uma fenda estreita e, na tela atrás, aparece um padrão largo de luz e sombra, mostrando a curvatura da onda.
Teoria básica: toda onda (incluindo luz) “contorna” obstáculos ou “se espalha” ao passar por fendas de largura comparável ao seu comprimento de onda. Quanto mais estreita a fenda, mais espalhada a luz.
Exemplo: experimento de fenda única, onde uma fonte de laser aponta pra uma fenda estreita e, na tela atrás, aparece um padrão largo de luz e sombra, mostrando a curvatura da onda.
Passo 6
Fenômeno 5: Interferência
Teoria básica: quando duas (ou mais) ondas de luz se encontram, elas se somam ponto a ponto. Se estiverem “em fase” reforçam-se (interferência construtiva), se estiverem “fora de fase” podem se anular (interferência destrutiva).
Exemplo: o experimento de Young (duas fendas). Na tela surgem franjas brilhantes (onde há soma construtiva) e escuras (onde há anulação), formando um padrão de faixas.
Teoria básica: quando duas (ou mais) ondas de luz se encontram, elas se somam ponto a ponto. Se estiverem “em fase” reforçam-se (interferência construtiva), se estiverem “fora de fase” podem se anular (interferência destrutiva).
Exemplo: o experimento de Young (duas fendas). Na tela surgem franjas brilhantes (onde há soma construtiva) e escuras (onde há anulação), formando um padrão de faixas.
Resposta
Os principais fenômenos ópticos são:
- Reflexão – raio volta obedecendo
. Ex.: espelho. - Refração – raio muda de direção ao entrar num novo meio (
). Ex.: caneta “quebrada” na água. - Dispersão – cores se separam porque cada uma refrata num ângulo diferente. Ex.: prisma/arco-íris.
- Difração – luz se espalha ao contornar fendas do tamanho do comprimento de onda. Ex.: padrão de difração de laser em fenda única.
- Interferência – ondas de luz se somam criando faixas claras e escuras. Ex.: experimento de Young com duas fendas.