O que é Óptica Geométrica?

Óptica geométrica é a parte da Física responsável pelo estudo da luz e dos fenômenos associados a ela, considerando que sua propagação ocorre por meio de raios de luz.

A Óptica é a parte da Física responsável pelo estudo da luz e dos fenômenos associados a ela. Como a luz apresenta comportamento dual, podendo ser considerada como onda ou partícula, os estudos da Óptica dividem-se em duas partes:

Óptica física – quando se considera a natureza ondulatória da luz;
Óptica geométrica – quando a luz é considerada uma partícula e seus estudos são feitos a partir do conceito de raios de luz, conferindo um modelo geométrico para a luz.

Definições importantes da Óptica Geométrica

Como o foco deste texto é apenas a Óptica Geométrica, antes de conhecermos seus princípios, vejamos algumas definições importantes:

Os raios de luz são segmentos de reta que representam a direção e o sentido de propagação da luz. Eles podem ser emitidos por dois tipos de fonte:

Fontes primárias: que emitem luz própria, como o sol, a chama de uma vela ou uma lâmpada;
Fontes secundárias: que refletem a luz que recebem de uma fonte primária, como a lua que reflete a luz que recebe do sol, ou um livro, que só pode ser visto se refletir a luz que recebe de uma lâmpada.

As fontes luminosas também podem ser classificadas em relação à sua dimensão:

Fontes extensas: quando possuem dimensões consideráveis se comparadas às dimensões do objeto a ser iluminado. Por exemplo: uma lâmpada acesa perto de um livro;
Fontes pontuais: se as dimensões da fonte de luz forem consideradas desprezíveis em relação ao objeto a ser iluminado.

Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. A luz emitida por uma fonte pontual propaga-se em todas as direções, sendo assim, ele é denominado feixe divergente de raios de luz. Quando os raios são paralelos, como no caso da luz emitida por uma lanterna, dizemos que o feixe de luz é convergente.

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O feixe de luz emitido pela lanterna possui raios de luz paralelos, ou seja, é convergente

Princípios da Óptica Geométrica

Existem três princípios adotados pela Óptica Geométrica para explicar os fenômenos luminosos.

O primeiro é denominado Princípio da Propagação Retilínea da Luz e afirma que:

“Em meios homogêneos e transparentes, a luz propaga-se em linha reta.”

Esse princípio explica vários fenômenos, como a semelhança geométrica entre a sombra e o objeto que a produz, além da formação de penumbra e dos eclipses.

O segundo princípio da Óptica Geométrica é o da independência dos raios luminosos, que tem o seguinte enunciado:

“Quando dois ou mais feixes de luz se cruzam, um não altera a propagação do outro.”

Os dois feixes de luz interceptam-se e continuam propagando-se na mesma direção

Por fim, o terceiro princípio, que é o da reversibilidade dos raios luminosos:

“A trajetória seguida pela luz independe do seu sentido de propagação.”

A Óptica Geométrica é responsável pelo estudo de vários conceitos físicos, entre eles a formação de sombra, penumbra e eclipse; a reflexão e a refração da luz, bem como a formação da imagem em espelhos, nas lentes e nos instrumentos ópticos.