Graduação
  1. Mecânica clássica  1.1. dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. movimento de projétil  1.1.4. Velocidade relativa  1.1.5. Movimento circular uniforme  1.1.6. Movimento circular não uniforme  1.1.7. Sistemas de referência e transformações  1.2. Leis de Newton do Movimento  1.2.1. Primeira lei do movimento  1.2.2. Segunda lei do movimento  1.2.3. Terceira Lei do Movimento  1.2.4. Aplicações das Leis de Newton  1.2.5. Atrito e seus tipos  1.2.6. Diagrama de Corpo Livre  1.2.7. Restrições e pseudo-forças  1.3. Trabalho e Energia  1.3.1. trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema trabalho–energia  1.3.3. Energia Cinética  1.3.4. Energia potencial na mecânica clássica  1.3.5. Forças conservativas e não conservativas  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.4. Velocidade e colisões  1.4.1. Momento linear  1.4.2. Conservação do Momento  1.4.3. Impulso e força de impacto  1.4.4. Colisão elástica e inelástica  1.4.5. Centro de massa e velocidade  1.4.6. Propulsão de Foguetes  1.5. Movimento rotacional  1.5.1. Torque e Momento Angular  1.5.2. Momento de inércia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energia Rotacional  1.5.5. Movimento de Rolamento  1.5.6. Precessão e movimento giroscópico  1.6. Força gravitacional  1.6.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.6.2. Energia potencial gravitacional  1.6.3. Mecânica orbital  1.6.4. Leis do movimento planetário de Kepler  1.6.5. Campo gravitacional e potencial  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Pressão e Princípio de Pascal  1.7.2. Flutuabilidade e o Princípio de Arquimedes  1.7.3. Dinâmica dos Fluidos e Princípio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidade e Lei de Poiseuille  1.7.5. Tensão superficial e capilaridade  1.8. Oscilações e ondas  1.8.1. Movimento Harmônico Simples  1.8.2. Oscilações amortecidas e forçadas  1.8.3. Oscilações acopladas e modos comuns  1.8.4. Propriedades e tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras e o Efeito Doppler  1.8.6. Interferência de ondas e superposição
  2. Eletromagnetismo  2.1. Eletrostática  2.1.1. Carga elétrica e propriedades  2.1.2. Lei de Coulomb  2.1.3. Campo elétrico e potencial elétrico  2.1.4. Lei de Gauss  2.1.5. Capacitância e Dielétrico  2.1.6. Dipolo elétrico e energia potencial  2.2. Circuitos Elétricos  2.2.1. Corrente e Resistência  2.2.2. Lei de Ohm  2.2.3. Leis de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuits de CA e Reatância  2.2.6. Energia e potência elétrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos e Forças Magnéticas  2.3.2. Lei de Ampère  2.3.3. Momento de dipolo magnético  2.3.4. Lei de Biot-Savart  2.3.5. Materiais Magnéticos e Histerese  2.4. Indução eletromagnética  2.4.1. Lei de Faraday  2.4.2. Lei de Lenz  2.4.3. Autoindução e indução mútua  2.4.4. Transformadores e circuitos indutivos  2.5. Equações de Maxwell  2.5.1. Lei de Gauss para eletricidade  2.5.2. Lei de Gauss para o magnetismo  2.5.3. Lei da indução de Faraday  2.5.4. Lei de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas eletromagnéticas
  3. Termodinâmica  3.1. Leis da Termodinâmica  3.1.1. Lei Zero da Termodinâmica  3.1.2. Primeira lei da termodinâmica  3.1.3. Segunda Lei  3.1.4. Terceira Lei  3.2. Calor e trabalho  3.2.1. Transferência de calor (condução, convecção, radiação)  3.2.2. Expansão térmica  3.2.3. Motores térmicos e refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot e eficiência  3.3. Mecânica estatística  3.3.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropia e Probabilidade  3.3.3. Função de partição  3.3.4. Estatísticas de Fermi–Dirac e Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexão e Refração  4.1.2. Espelhos e lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. Princípio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferência em óptica de ondas  4.2.2. Difração  4.2.3. Polarização  4.2.4. Coerência e holografia
  5. Mecânica quântica  5.1. Dualidade onda-partícula  5.1.1. Radiação de corpo negro na dualidade onda-partícula em mecânica quântica  5.1.2. Efeito Fotoelétrico  5.1.3. Espalhamento Compton  5.1.4. Comprimento de onda de De Broglie  5.2. Equação de Schrödinger  5.2.1. Equação de Schrödinger independente do tempo  5.2.2. Partícula em uma caixa  5.2.3. Túnel Quântico  5.2.4. Poços e barreiras de potencial  5.3. Estados Quânticos  5.3.1. Função de onda  5.3.2. Operadores quânticos  5.3.3. Princípio da incerteza de Heisenberg  5.3.4. Momento angular e spin
  6. Relatividade  6.1. Relatividade especial  6.1.1. Transformações de Lorentz  6.1.2. Expansão do tempo e contração do comprimento  6.1.3. Energia relativística e momento  6.2. Relatividade Geral  6.2.1. Princípio da Equivalência  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionais  6.2.4. Buracos negros e horizontes de eventos
  7. Física do estado sólido  7.1. Estrutura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difração de raios X  7.1.3. Teoria das bandas  7.1.4. Fónons e vibrações da rede  7.2. Propriedades Elétricas e Magnéticas  7.2.1. Condutores, Semicondutores e Isolantes  7.2.2. Supercondutividade  7.2.3. Efeito Hall
  8. Física nuclear e de partículas  8.1. Estrutura Atômica  8.1.1. Modelo Atômico  8.1.2. Energia de ligação nuclear  8.2. Radioatividade  8.2.1. Decaimento alfa, beta, gama  8.2.2. Meia-vida  8.2.3. Fissão e Fusão Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Padrão  8.3.2. Quarks e Léptons  8.3.3. antimatéria  8.3.4. Interações fundamentais
  9. Astrofísica e cosmologia  9.1. Evolução estelar  9.1.1. Formação estelar  9.1.2. Buracos negros e estrelas de nêutrons  9.1.3. Anãs brancas e supernovas  9.2. Cosmologia  9.2.1. The Big Bang Theory  9.2.2. Matéria escura e energia escura  9.2.3. Fundo cósmico de micro-ondas

Graduação ↓


Óptica


Óptica é um ramo da física que estuda o comportamento, propriedades e fenômenos da luz. A luz é uma onda eletromagnética, mas para a maioria dos cursos introdutórios, simplificamos em raios e ondas para entender seu comportamento. Esta lição abordará vários conceitos fundamentais em óptica, incluindo reflexão, refração, equações de lentes e espelhos, óptica de ondas e mais.

Natureza da luz

A luz pode ser encarada de duas maneiras principais: como uma onda e como uma partícula. No entanto, para esta discussão, focaremos em sua natureza ondulatória e a veremos como um feixe de luz para simplificação.

Ondas de luz são transversais, o que significa que vibram perpendicularmente à direção na qual viajam. A velocidade da luz no vácuo é aproximadamente c = 299.792.458 m/s. Em outros meios, a luz viaja mais lentamente devido a interações com partículas dentro do meio.

Reflexão

A reflexão ocorre quando a luz atinge uma superfície. A lei da reflexão afirma que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Isso pode ser representado pela equação:

Ângulo de incidência = Ângulo de reflexão

Se um raio de luz incide em um espelho plano, então o ângulo θ i (ângulo de incidência) será igual ao ângulo θ r (ângulo de reflexão).

θ iθRGeral

Exemplo da vida real: Espelhos em carros usam os princípios de reflexão para ajudar os motoristas a verem o que está atrás deles.

Refração

A refração é a curvatura da luz quando passa de um meio para outro meio com densidade diferente. A luz se dobra devido à mudança na velocidade da luz ao entrar no novo meio.

A lei de Snell relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de refração dos dois meios:

n 1 * sen(θ 1) = n 2 * sen(θ 2)

onde n é o índice de refração do meio.

Meio 1 (n 1)Meio 2 (n 2)θ 1θ 2

Exemplo da vida real: Um canudo colocado em um copo de água parece dobrar na superfície da água devido à refração.

Lentes

Lentes são objetos transparentes que refratam a luz para fazê-la convergir ou divergir. Lentes comuns incluem lentes convexas (que convergem a luz) e lentes côncavas (que divergem a luz).

Lente convexa

Lentes convexas são grossas no meio e finas nas bordas. Elas convergem raios de luz paralelos para um ponto focal na direção oposta.

1/f = (n - 1)(1/r 1 - 1/r 2)

onde f é a distância focal, R 1 e R 2 são os raios de curvatura das superfícies da lente.

F

Exemplo da vida real: Lentes de aumento usam lentes convexas para fazer objetos parecerem maiores.

Lente côncava

Lentes côncavas são finas no meio e grossas nas bordas. Elas divergem raios de luz paralelos.

F

Exemplo da vida real: Óculos para miopia usam lentes côncavas, que fazem a luz divergir antes de atingir o olho.

Espelho

Espelho côncavo

Espelhos côncavos, ou espelhos convergentes, são curvados para dentro. Eles refletem a luz para dentro até um ponto focal. São usados em aplicações onde a convergência da luz é benéfica.

Espelho convexo

Espelhos convexos ou espelhos divergentes têm superfícies que curvam para fora. Eles espalham a luz mas permitem um campo de visão mais amplo.

Exemplo da vida real: Espelhos de estacionamento e espelhos de segurança são geralmente espelhos convexos.

Equação de lentes e espelhos

Podemos usar as seguintes equações de espelho e lente para resolver várias propriedades:

1/f = 1/ d + 1/ di

onde f é a distância focal, d o é a distância do objeto, e d i é a distância da imagem.

Óptica de ondas

Embora o modelo de raios de luz nos ajude a explicar muitos fenômenos, ele falha quando a natureza ondulatória da luz é evidente. Em tais casos, a óptica de ondas torna-se importante para entender a interferência, difração e polarização.

Interferência

Interferência ocorre quando duas ou mais ondas de luz se combinam para formar um novo padrão de onda. Isso pode ocorrer como interferência construtiva ou destrutiva.

d * sen(θ) = m * λ

Onde d é a distância entre as fendas, θ é o ângulo de interferência, m é o número de série, e λ é o comprimento de onda da luz.

Difração

Difração é a curvatura das ondas de luz ao redor de obstáculos e buracos. A extensão da difração depende do tamanho do obstáculo em relação ao comprimento de onda da luz.

Polarização

Polarização é o processo em que ondas de luz ou outra radiação eletromagnética são restringidas a certas direções de vibração. É por isso que óculos de sol polarizados são úteis para reduzir o brilho.

Conclusão

Óptica é um campo vasto e fascinante da física que explora como a luz se comporta. Ao entender os princípios de reflexão, refração, lentes, espelhos e óptica de ondas, podemos resolver problemas da vida real e inovar em uma variedade de campos tecnológicos. O estudo da luz é fundamental para nossa compreensão do mundo natural e continua a ser uma área de importante investigação científica.


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Óptica

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