1.S: A natureza da luz (resumo)

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Termos-chave

birrefringente	refere-se a cristais que dividem um feixe de luz não polarizado em dois feixes
O ângulo de Brewster	ângulo de incidência no qual a luz refletida é completamente polarizada
Lei de Brewster	\(\displaystyle tanθ_b=\frac{n_2}{n_1}\), onde\(\displaystyle n_1\) é o meio no qual a luz incidente e refletida viaja e\(\displaystyle n_2\) é o índice de refração do meio que forma a interface que reflete a luz
refletor de canto	objeto que consiste em duas (ou três) superfícies refletoras mutuamente perpendiculares, de modo que a luz que entra é refletida de volta exatamente paralela à direção de onde veio
ângulo crítico	ângulo de incidência que produz um ângulo de refração de 90°
direção da polarização	direção paralela ao campo elétrico para ondas EM
dispersão	propagação da luz em seu espectro de comprimentos de onda
óptica geométrica	parte da óptica que trata do aspecto radial da luz
polarizado horizontalmente	as oscilações estão em um plano horizontal
Princípio de Huygens	cada ponto em uma frente de onda é uma fonte de ondas que se espalham na direção para frente na mesma velocidade da própria onda; a nova frente de onda é um plano tangente a todas as ondas
índice de refração	para um material, a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade de um material
lei da reflexão	ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência
lei da refração	quando um raio de luz cruza de um meio para outro, ele muda de direção em uma quantidade que depende do índice de refração de cada meio e dos senos do ângulo de incidência e ângulo de refração
Lei de Malus	onde\(\displaystyle I_0\) está a intensidade da onda polarizada antes de passar pelo filtro
opticamente ativo	substâncias que giram o plano de polarização da luz que passa por elas
polarização	atributo de que as oscilações das ondas têm uma direção definida em relação à direção de propagação da onda
polarizado	refere-se a ondas com oscilações do campo elétrico e magnético em uma direção definida
raio	linha reta que se origina em algum ponto
refração	mudança da direção de um raio de luz quando ele passa por variações na matéria
reflexão interna total	fenômeno na fronteira entre dois meios, de modo que toda a luz seja refletida e nenhuma refração ocorra
não polarizado	refere-se a ondas que são polarizadas aleatoriamente
polarizado verticalmente	as oscilações estão em um plano vertical
óptica de ondas	parte da óptica que trata do aspecto ondulatório da luz

Equações-chave

Velocidade da luz	\(\displaystyle c=2.99792458×10^8m/s≈3.00×10^8m/s\)
Índice de refração	\(\displaystyle n=\frac{c}{v}\)
Lei da reflexão	\(\displaystyle θ_r=θ_i\)
Lei da refração (lei de Snell)	\(\displaystyle n_1sinθ_1=n_2sinθ_2\)
Ângulo crítico	\(\displaystyle θ_c=sin^{−1}(\frac{n_2}{n_1})\)para\(\displaystyle n_1>n_2\)
Lei de Malus	\(\displaystyle I=I_0cos^2θ\)
Lei de Brewster	\(\displaystyle tanθ_b=\frac{n_2}{n_1}\)

Resumo

1.1: A propagação da luz

A velocidade da luz no vácuo é\(\displaystyle c=2.99792458×10^8m/s≈3.00×10^8m/s\).
O índice de refração de um material é\(\displaystyle n=c/v\), onde v é a velocidade da luz em um material e c é a velocidade da luz no vácuo.
O modelo de raios de luz descreve o caminho da luz como linhas retas. A parte da óptica que trata do aspecto radial da luz é chamada de óptica geométrica.
A luz pode viajar de três maneiras de uma fonte para outro local: (1) diretamente da fonte através do espaço vazio; (2) através de vários meios; e (3) depois de ser refletida de um espelho.

1.2: A Lei da Reflexão

Quando um raio de luz atinge uma superfície lisa, o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.
Um espelho tem uma superfície lisa e reflete a luz em ângulos específicos.
A luz é difusa quando reflete de uma superfície rugosa.

1.3: Refração

A mudança na direção de um raio de luz quando ele passa por variações na matéria é chamada de refração.
A lei da refração, também chamada de lei de Snell, relaciona os índices de refração de duas mídias em uma interface com a mudança no ângulo de um raio de luz passando por essa interface.

1.4: Reflexão interna total

O ângulo de incidência que produz um ângulo de refração de 90° é chamado de ângulo crítico.
A reflexão interna total é um fenômeno que ocorre no limite entre dois meios, de forma que, se o ângulo de incidência no primeiro meio for maior que o ângulo crítico, toda a luz será refletida de volta para esse meio.
A fibra óptica envolve a transmissão de luz por fibras de plástico ou vidro, aplicando o princípio da reflexão interna total.
O revestimento evita que a luz seja transmitida entre as fibras em um feixe.
Os diamantes brilham devido à reflexão interna total, juntamente com um grande índice de refração.

1.5: Dispersão

A propagação da luz branca em todo o espectro de comprimentos de onda é chamada de dispersão.
Os arco-íris são produzidos por uma combinação de refração e reflexão e envolvem a dispersão da luz solar em uma distribuição contínua de cores.
A dispersão produz belos arco-íris, mas também causa problemas em certos sistemas ópticos.

1.6: Princípio de Huygens

De acordo com o princípio de Huygens, cada ponto em uma frente de onda é uma fonte de ondas que se espalham na direção para frente na mesma velocidade da própria onda. A nova frente de onda é tangente a todas as ondas.
Um espelho reflete uma onda de entrada em um ângulo igual ao ângulo de incidência, verificando a lei da reflexão.
A lei da refração pode ser explicada aplicando o princípio de Huygens a uma frente de onda passando de um meio para outro.
A flexão de uma onda ao redor das bordas de uma abertura ou obstáculo é chamada de difração.

1.7: Polarização

A polarização é o atributo de que as oscilações das ondas têm uma direção definida em relação à direção de propagação da onda. A direção da polarização é definida como sendo a direção paralela ao campo elétrico da onda EM.
A luz não polarizada é composta por muitos raios com direções de polarização aleatórias.
A luz não polarizada pode ser polarizada passando-a por um filtro polarizador ou outro material polarizador. O processo de polarização da luz diminui sua intensidade em um fator de 2.
A intensidade, I, da luz polarizada após passar por um filtro polarizador é\(\displaystyle I=I_0cos^2θ\), onde\(\displaystyle I_0\) está a intensidade incidente e\(\displaystyle θ\) é o ângulo entre a direção da polarização e o eixo do filtro.
A polarização também é produzida pela reflexão.
A lei de Brewster afirma que a luz refletida é completamente polarizada no ângulo de reflexão\(\displaystyle θ_b\), conhecido como ângulo de Brewster.
A polarização também pode ser produzida por dispersão.
Vários tipos de substâncias opticamente ativas giram na direção da polarização da luz que passa por elas.