Fisica Fundamentos de OticaIntroducao Voce ja pensouse nao existisse a luz proveniente do Sol, como seria a nossa vida?Antigamente, e ainda hojeem regioes remotas, quando ocorria o eclipse do Sol, o povo ficavacom temor. Quem garantiria que a luz do Sol voltaria?A importancia do estudoda otica se faz sentir no mundo que nos cerca, respondendo asseguintes questoes:O que e a luz?Como e por que ocorrem oseclipses?Como nos enxergamosos objetos?Para que sao utilizadosos prismas, os espelhos e as lentes e como sao as imagens fornecidaspor eles?Como os defeitos da visaosao corrigidos?Como funcionam a maquinafotografica, o telescopio, a luneta, o microscopio,o periscopio, o espectroscopio e outros instrumentos oticos? 1 - Luz:Fundamentos teoricos1.1Natureza da luz - O que e a luz?Teoriacorpuscular da luzTeoriaondulatoria da luzDualidadeonda/particula 1.2Conceitos basicos - luzOndas,frentes de onda e raiosPrincipiosda propagacao da luzFontesde luz: objetos luminosos e iluminados1.1Natureza da luz - O que e a luz?Teoriacorpuscular da luzEm 1672, o fisicoingles Isaac Newton (fig. 1.1) apresentou uma teoria conhecida comomodelo corpuscular da luz. Nesta teoria a luz era considerada como um feixede particulas emitidas por uma fonte de luz que atingia o olho estimulandoa visao.Esta teoria conseguia explicarmuito bem alguns fenomenos de propagacao da luz . Fig. 1.1 Sir Isaac Newton(1642-1727)Newton publicou muitos trabalhosno campo da otica e da matematica. Revolucionou a cienciafisica formulando as tres leis basicas da mecanicae a lei da gravitacao universal. Newton descobriu tambemque a luz poderia se dividir em muitas cores, atraves de um prisma,fenomeno da dispersao da luz (fig. 1.2), e usou esse conceitoexperimental para analisar a luz. Fig. 1.2 Dipersaoda luz atraves de um prismaTeoriaondulatoria da luzNo seculo XIX, o cientistafrances L. Foucault, medindo a velocidade da luz em diferentes meios(ar/agua), verificou que a velocidade da luz era maior no ar doque na agua, contradizendo a teoria corpuscular que consideravaque a velocidade da luz na agua deveria ser maior que no ar (Newtonnao tinha condicoes, na epoca, de medir a velocidadeda luz).Na segunda metade do seculoXIX, James Clerk Maxwell (fig. 1.3), atraves da sua teoria de ondaseletromagneticas, provou que a velocidade com que a onda eletromagneticase propagava no espaco era igual a velocidade da luz, cujovalor e, aproximadamente:c = 3 x 10 8m/s = 300 000 km/s Fig. 1.3 James Clerk Maxwell(1831-1879) Fisico escocesque fez importantes trabalhos em eletricidade e eletromagnetismo. O seumaior trabalho foi a previsao da existencia de ondas eletromagneticas.Maxwell estabeleceu teoricamenteque:Aluz e uma modalidade de energia radiante que se propaga atravesde ondas eletromagneticas.Hertz, 15 anos aposa descoberta de Maxwell, comprovou experimentalmente a teoria ondulatoria,usando um circuito oscilante.Caracteristicas deuma onda: comprimento de onda ()e frequencia (f).A velocidade da onda edada pelo produto do comprimento de onda ,(fig 1.4), pela frequencia, f, ou seja, este produto econstante para cada meio:V = f 1.1O que se observa pela relacao1.1 e que quanto maior a frequencia menor o comprimentode onda e vice-versa.Fig. 1.4 Representacaode uma onda apresentando comprimento ,amplitude A e velocidade VO espectro eletromagnetico(conjunto de ondas eletromagneticas - fig. 1.5) apresenta variostipos de ondas eletromagneticas: ondas de radio, microondas,radiacao infravermelha, luz (radiacoes visiveis),ultravioleta, raios X e raios gama. As ondas diferem entre si pela frequenciae