registro visual e sonoro luz e optica

8/19/2019 Registro Visual e Sonoro Luz e Optica

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1Prof. Mario Mancuso - RVS

LUZ - ÓPTICA


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O que é a

luz???2Prof. Mario Mancuso - RVS


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Pitágoras (582-500 a.C.)

“ A visão é causadaexclusivamente por algoemitido pelo olho”.



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Aristóteles (384-322a.C.)

“A luz é uma espéciede fluído imaterialque chega aos

nossos olhos, vindodos objetos visíveis,através de ondas”



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Isaac Newton (1643 – 1727)

Quando a luz passa de um meio

material para outro meio ocorreduas coisas. A primeira é que avelocidade da luz muda. Asegunda é que quando aincidência não é oblíqua, adireção de propagação tambémmuda.

A passagem da luz de um meiopara outro damos o nome derefração.



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Albert Einstein (1879-1955)

FÓTON é a partícula elementar mediadora da forçaeletromagnética. O fóton

também é o quantum daradiação eletromagnética(incluindo a luz).

Em alguns aspectos, um fótonatua como uma partícula, por

exemplo quando registrado por um mecanismo sensível a luzcomo uma câmera.Em outros ocasiões, um fótonse comporta como uma onda,tal quando passa através lente

ótica.6Prof. Mario Mancuso - RVS


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Desde a antiguidade filósofos e cientistas sededicaram para explicar os fenômenosobservados com a luz e discutiram sobre anatureza da luz.

Entre os antigos gregos, a escola Pitagóricaacreditava que todo objeto visual emitiapartículas. Já Aristóteles concluiu que a luzera um fenômeno ondulatório.

Newton (1672) acreditava na naturezaparticular (como partícula) da luz, emborano decorrer do tempo tenha manifestadosérias dúvidas a respeito.



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Os antigos gregos descobriram que a luz sepropaga em linha reta.

Heron de Alexandria descobriu em

experiências feitas com espelhos, que umfeixe de luz refletida volta ao meio com omesmo ângulo de incidência.

O grego Claudius Ptolomy fez uma lista de

ângulos de incidência e de refração quepodem ter sido anotações de observações darefração na interface ar-água.



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Em 1621 um matemático holandês Snell explicou ofenômeno observado quando se coloca um bastãoreto dentro da água. Dependendo da inclinação, aparte submersa aparenta ter outra direção. Parece

ser um bastão quebrado. Se o bastão é colocadoperpendicularmente à superfície, não se mostrarátruncado.

Snell mostrou que quando a luz atravessa o ar eencontra uma superfície de água, parte da luz érefletida na superfície da água como previsto porHeron e parte da luz entra no outro meio, mudandode direção, mas continua caminhando em linha reta.Não há contradição com a teoria que a luz caminhaem linha reta, porque em cada meio transparente ateoria é respeitada.



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A luz, que leva a imagem do bastão aparentementetruncado para os nossos olhos, se propaga em linha reta noar, muda de direção ao atravessar a interface água-ar econtinua em linha reta dentro da água. A luz bate e refleteno bastão, se propaga até chegar e impressionar os nossosolhos. As deflexões sofridas pelos raios de luz nasinterfaces de meios diferentes dão a sensação de quebrado bastão.

Snell estudou a propagação da luz em diferentes meioscomo ar, vidro e água e notou que cada interfacedetermina um desvio diferente e deu o nome de refração

para a deflexão observada. Materiais diferentesapresentam índices de refração diferentes. Foi um outroholandês Christian Huygens que sugeriu que os índices derefração estão relacionados à velocidade da luz aoatravessar esses materiais.



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Hoje já não se discute mais, como nos séculos XVII eXVIII, se a luz é formada por feixes de minúsculaspartículas ou se é uma propagação ondulatória.

A luz não é onde nem partícula. Ela se constitui de fótons, partículas cujo comportamento temnatureza ondulatória.

Apesar de ser uma visão muito simplificada da

compreensão atual que a física tem da natureza daluz, basta saber que grande parte dos fenômenosluminosos podem ser estudados admitindo-se que aluz seja uma propagação ondulatória com todas aspropriedades características desse fenômeno.



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A luz na forma como a conhecemos é umagama de comprimentos de onda a que o olhohumano é sensível.

Trata-se de uma radiação eletromagnéticapulsante ou num sentido mais geral,qualquer radiação eletromagnética que se

situa entre as radiações infravermelhas e asradiações ultravioletas.



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A origem da luz é, de certa forma, semelhante àorigem do som. Enquanto o som é produzido apartir de oscilações mecânicas, pode-se dizerque a luz se origina de oscilações

eletromagnéticas ou da oscilação de cargaselétricas.

Outra semelhança seria que, assim como nossosouvidos só conseguem detectar uma pequenafaixa do espectro das ondas sonoras (20Hz –20kHz), o que nossos olhos detectam como luz, éapenas uma estreita faixa do espectro dasondas eletromagnéticas.



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As três grandezas físicas básicas da luz (e detoda a radiação electromagnética) são:brilho (ou amplitude), cor (ou frequência), e

polarização (ou ângulo de vibração). Devidoà dualidade onda-partícula, a luz exibesimultaneamente propriedades de ondas epartículas.



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Um raio de luz é a representação datrajetória da luz em determinado espaço, esua representação indica de onde a luz sai

(fonte) e para onde ela se dirige. O conceitode raio de luz foi introduzido por Alhazen.Propagando-se em meio homogêneo, a luzsempre percorre trajetórias retilíneas;somente em meios não-homogêneos é que aluz pode descrever "curva".



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Numa primeira abordagem, mais superficial,pode-se dizer que a reflexão é a causa maiscomum da emissão de luz (a grande maioriados corpos que vemos reflete a luz querecebe) são corpos iluminados.

Mas há muitas outras causas: por exemplo,qualquer corpo aquecido a partir de certa

temperatura torna-se luminoso - Atermodinâmica diz que qualquer corpo, aqualquer temperatura, emite radiaçãoeletromagnética.

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Se as dimensões da fonte luminosa foremdesprezíveis, isto é, se puder ser representadapor um ponto, a fonte é considerada pontual.

Se isso não for possível, a fonte é extensa.Esse conceito é relativo, a mesma fonte podeser considerada extensa ou pontual, dependendodas dimensões envolvidas na situação.



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CORPO LUMINOSOOU

FONTE PRIMÁRIA

CORPO ILUMINADOOU

FONTE SECUNDÁRIA



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A cor é uma percepção visual provocada pelaação de um feixe de fótons sobre célulasespecializadas da retina, que transmitematravés de informação pré-processada nonervo óptico, impressões para o sistemanervoso.



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A cor de um material é determinada pelasmédias de freqüência dos pacotes de ondaque as suas moléculas constituintes refletem.Um objeto terá determinada cor se nãoabsorver justamente os raioscorrespondentes à freqüência daquela cor.

Assim, um objeto é vermelho se absorve

preferencialmente as freqüências fora dovermelho.



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Os objetos não tem cor. O que vemos é apercepção pelos órgãos da visão de determinadafaixa de onda naquela cor.

Quando dizemos «este objeto é vermelho»esquecemos que a cor que vemos só existe nocérebro. Resulta de uma série de processosneuronais no cérebro que interpretam a respostafisiológica da retina à luz.

Assim, diferentes pessoas podem ter umapercepção diferente de determinada cor em umdado objeto, e animais de outras espécies“enxergam” as cores de formas diferentes.



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Em 1665, Isaac Newton fez um pequeno furoem uma cortina e obteve um feixe estreitode luz que fez incidir sobre o prisma. A luz,depois de passar pelo prisma, projetava

sobre a parede oposta uma manchaalongada, com as cores distribuídas dovermelho ao violeta.

A luz branca do sol é composta de luzes de

todas as cores visíveis. O que o prisma faz é,simplesmente, separar essas componentes. Acomponente violeta é a mais desviada e avermelha, a menos desviada. As outras têmdesvios intermediários.



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Newton, 1672



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Cores do espectro visível

~ 790-680 THz~ 380-440 nmvioleta~ 680-620 THz~ 440-485 nmazul

~ 620-600 THz~ 485-500 nmciano

~ 600-530 THz~ 500-565 nmverde

~ 530-510 THz~ 565-590 nmamarelo~ 510-480 THz~ 590-625 nmlaranja

~ 480-405 THz~ 625-740 nmvermelho

FreqüênciaComprimento de ondaCor


http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Spectrum441pxWithnm.png


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Teoria dascores



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Basicamente, temos duas formações de cor:

A síntese aditiva – Trabalha com luz e geração deimagem. -> Vídeos e equipamentos de projeção.

A síntese subtrativa – trabalha com pigmentos.Comum em pinturas, existe no ambiente físico.



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Funciona naqueles corpos que emitem luz. Omonitor do PC é um exemplo desse tipo decorpo, como a TV e o projetor.

Esse sistema se baseia nas cores vermelho,

verde e o azul. Essas cores são primárias,pois são as cores que nossos olhos“percebem”. A partir delas todas as outrassão formadas

Este sistema é baseado no funcionamento denosso olho. Com certeza se fossemos moscas,ou cachorros, esse sistema teria que seradaptado.



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Nesse sistema a mistura de duas coressempre resultará em uma cor maisluminosa, quando se mistura as 3 coresprimárias em intensidade máxima, alcança-

se o branco.Não é possível obter uma cor primária

misturando-se diferentes cores.Quando se mistura 2 cores primárias, se

obtém uma cor secundária. Na síntese aditivade cor os tons secundários são o ciano (azul +verde), amarelo (vermelho + verde ) emagenta (azul + vermelho).



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green

bluered

R

G

B



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Os monitores de computador e as Tvsse baseiam nesses conceitos para conseguirformar suas imagens coloridas. Se você tiveruma TV de tubo, chegue bem perto dela eveja como ela é um emaranhado de pontosverdes, vermelhos e azuis. Esse é o famosoRGB (de Red, Green e Blue).

DICA: Quando se trabalhar com imagens paraWeb, ou em apresentações em ppt, ou coisas dotipo, lembre-se de deixá-las em RGB.



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Temperatura de Cor A definição de Temperatura de corestá baseada na relação entre a temperatura de ummaterial hipotético e estandardizada conhecido por corponegro radiador, e a distribuição de energia da sua luzemitida à medida que a temperatura deste corpo negro éelevada do zero absoluto até temperaturas cada vez mais

elevadas. Expressa a aparência de cor da luz emitida pela fonte de

luz. A sua unidade de medida é o Kelvin (K). Quanto maisalta a temperatura de cor, mais clara é a tonalidade de corda luz.

Quando falamos em luz quente ou fria, não estamos nos

referindo ao calor físico da lâmpada, e sim a tonalidade decor que ela apresenta ao ambiente. Luz com tonalidade de cor mais suave torna-se mais

aconchegante e relaxante. Luz mais clara mais estimulante.



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A temperatura de cor é uma analogia entre acor da luz emitida por um corpo negroaquecido até a temperatura especificada emKelvin e a cor que estamos comparando.

Ex.: uma lâmpada de temperatura de cor de2.700 K tem tonalidade suave, já uma outrade 6.500 K tem tonalidade clara. O ideal em

uma residência é variar entre 2.700 K e 5.000K, conforme o ambiente a ser iluminado.



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No sistema subtrativo de cores, a tinta espalhadasobre uma superfície iluminada por uma luzbranca possui determinada cor porque é a corque seus pigmentos refletem: as demais cores

são absorvidas. Utilizado em dispositivos de impressão,depositando pigmentos coloridos sobre o papel,a cor subtrai vermelho da luz branca refletida. (cyan é branco menos o vermelho)

o magenta absorve o verde (ele é vermelho mais azul) o amarelo absorve o azul (ele é vermelho mais verde) uma superfície coberta com cyan e amarelo absorve

vermelho e azul refletindo apenas verde



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Mistura-se as cores secundárias da luz (tambémchamadas de primárias em artes plásticas);Ciano + Magenta + Amarelo. Este sistema corresponde ao "CMY" das impressoras e

serve para obter cor com pigmentos (tintas e objetos

não emissores de luz). Misturando-se os trêspigmentos temos uma matiz de cor muito escura,muitas vezes confundido com o preto.

O sistema "CMYK" é utilizado pela IndústriaGráfica nos diversos processo de impressão. O "K" da sigla "CMYK" corresponde à cor "Preto" (em

inglês, "Black"), sendo que as outras são: C = Cyan (ciano) M = Magenta Y = Yellow (amarelo)



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C

M

Y



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A mistura dos tons ciano, magenta e amarelo, emdiferentes intensidades, resulta em uma enormevariedade de cores, por isso que esse sistema é usadoem impressão por gráficas e impressoras.

Entretanto, a variedade de tons alcançada por essesistema (CMYK) é menor do que a variedade dosistema RGB de TVs e monitores, por isso é precisotomar cuidado ao se trabalhar com cores emmateriais que serão impressos.

Tome cuidado, pois aquilo que é exibido nomonitor não é aquilo que será impresso. Por muitosmotivos, como a diferença de alcançe do sistemaaditivo e subtrativo, a falta de fidelidade do monitor,a regulagem da impressora, a qualidade da tinta, aluminosidade do local em que se trabalha etc.



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Qual dos vermelhos é mais brilhante?



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LENTES



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Quando um raio de luz incide numa superfícielisa e polida e volta para trás numa direçãobem determinada dizemos que houve reflexão.As direções do raio incidente e refletidoobedecem a duas leis: as leis da reflexão.



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O plano de incidência coincide com o plano de reflexão. Dito de outra forma essa lei estabelece que "O raio de incidência

a reta normal e o raio refletido estão emitidos no mesmo plano."

O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Na verdade essas duas leis, essencialmente empíricas, podem ser

entendidas a partir da natureza corpuscular da luz. De fato,podemos pensar na reflexão como resultado de colisão dos fótonscom a superfície de separação entre dois meios. É algo parecidocom a colisão de uma bola de tênis (ou outra bola) com umaparede. O fenômeno da colisão da bola com a parede obedece asmesmas leis da reflexão da luz (e vice-versa).



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A reflexão da luz é um dos fenômenos maiscomuns envolvendo a propagação da luz. Areflexão ocorre quando a luz incide sobre asuperfície de separação entre dois meios compropriedades distintas. A reflexibilidade é atendência dos raios de voltarem para omesmo meio de onde vieram.



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Quando a luz incide sobre uma superfície separandodois meios, podem ocorrer dois fenômenos distintos:reflexão da luz e refração da luz. Parte da luz volta e se propaga no mesmo meio no qual a

luz incide (a reflexão da luz). A outra parte da luz passa de um meio para o outro

propagando-se nesse segundo. A esse último fenômeno(no qual a luz passa de um meio para o outro) damos onome de refração da luz.

Os dois fenômenos ocorrem concomitantemente.Pode haver predominância de um fenômeno sobre ooutro. Que fenômeno predominará vai depender dascondições da incidência e da natureza dos dois meios.



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Se a superfície de separação entre os dois meios forplana (por exemplo, superfície de um metal) e polida(uma superfície regular) então a um feixe incidentede raios luminosos paralelos corresponderá um feixerefletido de raios luminosos igualmente paralelos. A

reflexão nesse caso será denominada de regular.

Se a superfície de separação apresentar rugosidades areflexão será difusa. A luz será espalhada em todas asdireções. Se considerarmos um feixe de raios

luminosos incidentes paralelos, os raios refletidosirão tomar as mais diversas direções. A grandemaioria dos objetos reflete a luz de uma maneiradifusa. Isso nos permite vê-lo de qualquer posiçãoque nos situarmos em relação a ele.


AS LEIS DA REFLEXÃO


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AS LEIS DA REFLEXÃO

REFLEXÃO REGULAR54Prof. Mario Mancuso - RVS


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Quando a superfície de separação entre doismeios permitir que a maior parte da luz sejarefletida e essa reflexão for regular, dizemosque a superfície entre os dois meios seconstitui num espelho.

Se essa superfície for plana (se ela se

constituir num plano) então o espelho é ditoplano. Se a superfície for esférica, o espelhoé dito esférico.



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A imagem no espelho plano está no cruzamento doprolongamento dos raios refletidos.



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A região entre as duas retas e o espelho é ocampo visual do observador.



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As imagens dadas pelos : o os espelhos côncavos podem produzir imagens

maiores ou menores do que os objetos, reais ouvirtuais, direitas ou invertidas. Tudo depende da

distância entre o objeto e o espelho;

o os espelhos convexos produzem sempreimagens virtuais direitas e menores do que os

objetos.



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1. Construção de Imagens num EspelhoCôncavo.

objeto colocado antes do centro de curvatura(C). Imagem: menor, invertida e real.



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objeto colocado no centro de curvatura (C). Imagem: igual, invertida e real.



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objeto colocado entre o centro de curvatura (C)e o foco (F). Imagem: maior, invertida e real.



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objeto colocado no foco (F). Imagem imprópria (não há imagem).



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objeto colocado entre o foco (F) e o vértice (V). Imagem: maior, direita e virtual.



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1. Construção de Imagens num EspelhoConvexo. No espelho convexo, a imagem é sempre:

menor, direita e virtual.



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A superfície curva faz com que os raios se curvemproporcionalmente na sua distância a partir do “eixo óptico”, deacordo com a lei de Snell. Desta forma, a frente de ondadivergente se torna convergente no lado direito (saída).



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O OLHO

HUMANO



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Nosso olho é o mais perfeito aparelho óptico queexiste. Seu funcionamento é igual as máquinasfotográficas e de projeção criadasposteriormente.

O olho funciona como uma câmara escura, noqual a luz atravessa a córnea, o humor aquoso eo cristalino e se dirige para a retina, quefunciona como o filme fotográfico; a imagem naretina se forma invertida.

O nervo óptico transmite o impulso nervosoprovocado pelos raios luminosos ao cérebro, queo interpreta e nos permite ver os objetos nasposições em que realmente se encontram.



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Nosso cérebro reúne em uma só imagem osimpulsos nervosos provenientes dos doisolhos. A capacidade do aparelho visualhumano para perceber os relevos deve-se ao

fato de serem diferentes as imagens quecada olho envia ao cérebro.

Com somente um dos olhos, temos noção deapenas duas dimensões dos objetos: largura ealtura. Com os dois olhos, passamos a ternoção da terceira dimensão, a profundidade.



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o olho humano possui dois tipos de células responsáveis pornos fazerem enxergar: os cones e os bastonetes.

Os bastonetes são células que necessitam de pouca luzpara serem sensibilizadas. Entretanto não conseguemformar imagens coloridas ou nítidas. É por isso que a noite

ou em locais escuro é muito difícil se distinguir cor.

Já os cones são sensibilizadas com uma quantidade grandede luz e geram as imagens nítidas e coloridas. Existem 3 tipos de cones, os azuis, os vermelhos e os verdes.

Eles são chamados assim, pois o cone azul é ativado por ondas

de comprimento muito aproximado às que formam a cor azul,também chamadas de ondas curtas, enquanto os cones verdesse sensibilizam por ondas de comprimento próximo ao verde,também, chamadas de ondas médias e os cones vermelhos comondas de comprimento próximo ao vermelho, tambémchamadas de longas.



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Sintomas da Miopia: visão desfocada,dificuldade para focalizar à distância ou paraver objetos nitidamente

Correção da Miopia: lente côncava ou

negativa.No olho míope em repouso os raios paralelos

de objetos distantes são focalizados adianteda retina. A potência do sistema óptico é

excessiva para o comprimento do olho e osobjetos distantes perdem a nitidez. Por outrolado, a visão de objetos próximos é nitidapois sua imagem forma-se na retina.



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A miopia se caracteriza pela dificuldade de enxergar objetos muitolonge, ou seja, no infinito. A imagem se forma antes da retina.



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Faz-se com óculos ou lentesde contato. Utilizam-selentes negativas (tambémchamadas lentes menos oucôncavas), as quais reduzem

a potência do sistemaóptico. Tais lentes produzemdivergência dos raiosparalelos antes que estespenetrem no olho. O olhomíope corrigido vê

nitidamente à distânciaquando em repouso e serve-se de acomodação naturalpara a visão de perto.



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Sintomas da Hipermetropia: visão desfocada,dificuldade para ver com nitidez objetospróximos.

Correção da Hipermetropia: lente convexa oupositiva.

No olho hipermétrope com acomodação (ecristalino), quando relaxado, a focalização dá-seatrás da retina. Em muitos casos dehipermetropia a contração do músculo ciliar ésuficiente à acomodação para visão de longe.Para a visão de objetos próximos, contudo, oesforço excessivo imposto ao músculo podecausar cansaço e desconforto ocular. Em algunscasos a capacidade de acomodar é insuficiente ea imagem fica indistinta.



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A hipermetropia se caracteriza pela dificuldade de enxergarobjetos próximos, ou seja, a partir do ponto próximo ao olho. Aimagem se forma depois da retina.



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A hipermetropia pode sercorrigida com óculos oulentes de contato. Utilizam-se lentes positivas (tambémchamadas lentes mais ouconvexas) a fim de aumentar

a potência do sistema ópticode forma que os raiosparalelos de objetosdistantes comecem aconvergir antes de penetrarno olho para serem

focalizados na retina com omúsculo ciliar relaxado. Paraa visão de perto o olhoutiliza a acomodaçãonormal.



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Material cedido pela Profa. Ester Fér e pelo Prof. MaurilioDNA

Wikipedia

http://umpoucosobrecor.wordpress.com/category/cor/

http://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.php

TEIA DO SABER – Profa Paula Maria Neves RodriguesFernandes – Universidade Santa Cecilia – UNISANTA

Azevedo, Manuel e Figueiredo, Fernando - Instituto

Superior de Engenharia do Porto - Departamento de Física. http://www.oticasbifocal.com.br/Miopia.asp
http://umpoucosobrecor.wordpress.com/category/cor/http://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://www.akarilampadas.com.br/informacoes/temperatura-de-cor.phphttp://umpoucosobrecor.wordpress.com/category/cor/

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