Princípios da Propagação da Luz
Princípios da Propagação da Luz
Conceitos e definições sobre luz
Conceito de Luz 
Grandeza física (forma de energia radiante, que é um tipo de energia que se propaga por meio de ondas eletromagnéticas, como: ondas de rádio, TV, micro-ondas,
raios x, raios infra vermelho, radiações ultra violeta, etc., e inclusive a luz ) emitida por certas substâncias e sob certas circunstâncias, que nos permite enxergar (atuando nos órgãos visuais, produz a sensação da visão), fotografar, filmar, etc.
Definição de ano-luz
Como as distâncias percorridas pela luz, das estrelas, dos planetas, do Sol, até a Terra possuem ordens de grandezas muito elevadas, costuma-se medi-las em ano-luz, que é definido como sendo a distância percorrida pela luz, no vácuo, em um ano com velocidade v = 3.108m/s.
Esse valor equivale a V = ΔS/Δt
V = 3,0.108 m/s Δt = 1 ano em segundos = 3,1.107s 3,0.108 = ΔS/3,1.107 ΔS ≈9,5.1015m essa distância corresponde a 1 ano luz.
Raios de luz ou raios luminosos
A propagação da luz é representada pelos raios de luz (raios luminosos) que são linhas orientadas que indicam a direção e o sentido de propagação da luz que é indicado por uma seta.. 
Fisicamente, os raios de luz não existem sendo apenas elementos geométricos que facilitam nosso estudo da óptica geométrica.
Feixe ou pincel de luz
Trata-se de um conjunto de raios de luz
Fonte de luz
Uma fonte de luz ou uma fonte luminosa pode ser qualquer corpo visível ou qualquer corpo capaz de emitir luz.
Pode ser:
Primária (corpo luminoso) emite luz própria exemplos, Sol, lâmpada acesa, chama
de uma vela, estrelas, etc.
Secundária (corpo iluminado) recebe a luz de uma fonte primária e a reflete (difunde)
exemplo, Lua, mesa, parede, etc.
Princípios da propagação da luz
Princípio da propagação retilínea da luz
O princípio da propagação retilínea da luz pode ser definido como: “em meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta”
Este princípio pode ser comprovado pelas figuras acima onde objetos e suas respectivas sombras
possuem semelhanças geométricas ou pelas figuras acima onde o observador só enxergará a chama da vela se os orifícios estiverem em linha reta e onde o laser emite luz se propagando em linha reta.
Princípio da Independência dos raios luminosos
O princípio da independência dos raios luminosos afirma que: “ feixes de luz podem se cruzar se que um altere a propagação do outro”
Observe na figura acima que, após se cruzarem os raios de luz continuam seus caminhos como se nada tivesse acontecido.
Princípio da reversibilidade dos raios luminosos
O princípio da reversibilidade dos raios luminosos afirma que: “A trajetória de um raio de luz permanece a mesma quando se inverte o seu sentido de propagação”
Devido à esse princípio, na figura da esquerda acima, se os olhos do motorista estão enxergando os olhos do passageiro, os olhos do passageiro também enxergarão os olhos do motorista e na figura da direita a trajetória dos raios de luz é a mesma, independente de as fontes estarem em P ou em Q.
Se você está enxergando um objeto, certamente os infinitos raios de luz emitidos pelo objeto devem atingir seus olhos.
Os raios de luz estão sempre dirigidos do objeto para o olho.
Meios ópticos
Para se enxergar um corpo (no nosso exemplo, a borboleta), a luz emitida por ela deve atravessar o meio e atingir os olhos do observador.
Como o meio transparente (figura I) permite a visão nítida do objeto, em seu interior, os raios de luz percorrem trajetórias regulares, até chegarem ao olho do observador.
No meio translúcido (figura II), a visão do objeto não é nítida e, em seu interior os raios de luz percorrem trajetórias irregulares, até chegarem ao olho do observador.
Nos meios opacos (figura III) a luz não se propaga e o observador não enxerga o objeto.
O que você deve saber, informações e dicas
Conhecer e entender os três princípios de propagação da luz.
Lembrar que ano luz é medida de distância (distância que a luz percorre em um ano, no vácuo e aproximadamente no ar, com velocidade de 3,0.108 m/s.
Consequências da propagação retilínea da luz
Fonte extensa (tamanho não desprezível) projeta sombra e penumbra.
Eclipse solar
Analise com atenção todos os detalhes da figura abaixo:
Eclipse lunar
Analise com atenção todos os detalhes da figura abaixo:
Fases da Lua
Um eclipse solar ocorre quando a Lua está na fase Nova e um eclipse da Lua quando está na fase cheia (veja figura).
Período de lunação corresponde ao intervalo de tempo compreendido entre duas Luas novas consecutivas que é de aproximadamente 30 dias (29 dias, 12 horas e 44 minutos).
Como o eclipse solar ocorre na Lua nova e o lunar na Lua cheia, o intervalo de tempo mínimo entre um eclipse solar e um lunar deve ser da metade desse valor (aproximadamente 15 dias, duas semanas), que é o tempo que a Lua para passar da fase de Lua nova para a fase de Lua cheia.
Câmara escura de orifício
Trata-se do princípio de funcionamento de uma máquina fotográfica baseado na propagação retilínea da luz.
Todos os infinitos raios de luz que são emitidos pelo objeto a ser projetado, passam através de um pequeno orifício e atingem a parte interior oposta da câmara. .
Com isso a luz que sai do ponto (A) superior do objeto (no nosso exemplo, borboleta) atingirá a parede oposta no ponto inferior (A’) da imagem projetada, formando uma imagem invertida, conforme a figura.
O mesmo acontece nas partes laterais, trocando a direita pela esquerda (imagem reversa).
Semelhança de triângulos 
=
observe que objeto e imagem trocam cima por baixo (invertida) e direita pela esquerda (reversa).
Se o orifício da câmara for aumentado a nitidez da imagem diminui e sua luminosidade aumenta.
Comparação entre o globo ocular e uma máquina fotográfica
Cálculo da altura de um edifício
Não é possível visualizar um pincel de luz.
O máximo que conseguimos é visualizar sua forma se jogarmos farinha, talco, fumaça, neblina, nuvens, poeira, spray de inseticida ou perfume no ar, etc. ou outro algum outro tipo de material particulado (partículas coloidais) sobre ele.
Neste caso poderemos observar as partículas do talco, da farinha, da fumaça, da neblina mas não o pincel de luz.
Este fenômeno, também observado quando você abre a janela do seu quarto de manhã, deixando a luz do Sol entrar, é conhecido como efeito Tyndall.
Efeito Tyndall corresponde a um efeito óptico provocado pela dispersão (espalhamento) da luz nas partículas coloidais, oferecendo um aspecto nebuloso, opaco, turvo.
Cor de um corpo
A luz branca do Sol ou de uma lâmpada qualquer é denominada luz policromática (várias cores) e é composta das cores monocromáticas (uma só cor), vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.
A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente (espalha em todas as direções e sentidos) e que chega aos olhos do observador.
Um corpo negro absorve todas as cores e um corpo branco reflete todas as cores.
Figura 1 O corpo vermelho reflete difusamente apenas a cor vermelha e o observador enxergará vermelho.
Figura 2 As sete cores (policromática branca) incidem sobre o corpo amarelo que reflete difusamente somente o amarelo e o observador enxergará essa cor.
Figura 3 As sete cores (policromática branca) incidem sobre o corpo verde que reflete difusamente somente o verde e o observador enxergará verde.
Figura 4 O corpo negro absorve todas as cores e nenhuma chegará ao observador que verá negro (ausência de cores).
Figura 5 O corpo violeta reflete difusamente somente o violeta e absorverá o verde, não chegando nenhuma luz ao observador, que verá negro.
Figura 6 O observador verá vermelho, pois o corpo branco reflete difusamente todas as cores inclusive o vermelho.
Apesar da luz branca ser formada por todas as cores, para se ter a sensação de luz branca não é preciso todas as cores juntas, mas apenas três cores, as chamadas cores primárias
As cores primárias são as cores mais puras de todas e, com sua mistura pode-se produzir qualquer cor.
As cores primárias são o amarelo, o vermelho e o azul.
As cores secundárias são formadas pela mistura das cores primária e são, o verde, o roxo e o
laranja.
O orifício de uma câmara escura está voltada para o céu, numa noite estrelada.
A parede oposta ao orifício é feita de papel vegetal translúcido. 
Um observador que está atrás da câmara, se olhasse diretamente para o céu, veria o Cruzeiro do Sul conforme a figura 1.
Olhando a imagem, no papel vegetal, por trás da câmara, o observador vê o Cruzeiro do Sul conforme a figura 2, onde a imagem formada fica invertida duas vezes, uma horizontal, trocando direita por esquerda e outra vertical, trocando cima por baixo.
Analise esse exercício: No instante t=0, um feixe horizontal de raios luminosos, provenientes da 
chama de uma vela A, atravessa um pequeno orifício de um fino anteparo e projeta uma pequena mancha luminosa B no anteparo vertical, conforme figura.
As distâncias da chama ao orifício e do orifício ao anteparo são, respectivamente, a e 2a.
Se a vela queima a uma velocidade V’ = 2,0cm/min, então a mancha luminosa se desloca verticalmente para cima sobre o anteparo com velocidade de quantos cm/min?
Resolução: Se a vela queima a uma velocidade de V’ = 2cm/min, após um minuto ele desceu d = 2cm e sua projeção na parede subiu até o ponto C de uma distância x.
Semelhança de triângulos a/2 = 2.a /x x = 4cm em Δt = 1min ΔS = x = 4 cm
V’’ = ΔS/ Δt V’’ = 4/1 = 4cm/min.
Analise esse exercício: O porão de uma antiga casa possui uma estreita clarabóia quadrada de 100 cm2 de área, que permite a entrada da luz do exterior, refletida difusamente pelas construções que a cercam. Na ilustração, vemos uma aranha, um rato e um gato, que se encontram parados no mesmo plano vertical que intercepta o centro da geladeira e o centro da clarabóia. Sendo a clarabóia a fonte luminosa, pode-se dizer que, devido à interposição da geladeira, a aranha, o rato e o gato, nesta ordem, estão em regiões de:
a) luz, luz e penumbra.
b) penumbra, luz e penumbra.
c) sombra, penumbra e luz.
d) luz, penumbra e sombra.
e) penumbra, sombra e sombra
Resolução: A clarabóia se comporta como uma fonte extensa de luz, delimitada pela parte superior esquerda da geladeira, e as regiões de iluminada, de sombra e penumbra, estão indicadas na
figura onde você deve observar com atenção a sequência indicada e, após a superposição das duas figuras da esquerda, localizar na figura da direita as regiões onde estão cada elemento:
A aranha está na região iluminada pois recebe toda a luz proveniente da claraboia.
O rato recebe apenas parte da luz proveniente da claraboia, portanto está na região de penumbra.
O gato está na região de sombra e não recebe luz nenhuma da claraboia.
R – D