Manual Conciso de Física

Fórmulas das principais seções

Óptica

um ramo da física que estuda a luz: sua natureza, propagação, interação com a matéria e os fenômenos que dela se derivam

1. Conceitos e Leis Básicas

Índice de Refração:

Fórmula para o índice de refração: n = c / v — relação entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz em um meio

n= cv
Explicação

n — índice de refração; c — velocidade da luz no vácuo, v — velocidade da luz no meio. Quanto maior for n, mais a luz se refrata.

Lei de Refração (Lei de Snell):

Fórmula para a lei de refração: n₁·sen(α) = n₂·sen(γ) — relação entre os ângulos de incidência e refração da luz ao passar entre dois meios com diferentes índices de refração

n1·sin(α)= n2·sin(γ)
Explicação

A fórmula descreve a mudança na direção da luz ao passar entre dois meios. α — ângulo de incidência, γ — ângulo de refração. Se n₂ > n₁, a luz se dobra em direção à normal.

Lei da Reflexão:

Fórmula para a lei da reflexão: α = γ — o ângulo de incidência da luz é igual ao seu ângulo de reflexão

α=γ
Comentário

O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. O raio refletido jaz no mesmo plano que o raio incidente.

2. Lentes e Sistemas Ópticos

Fórmula da Lente:

Fórmula da lente delgada: 1/F = 1/d + 1/f′ — relaciona a distância focal de uma lente com as distâncias do objeto e da imagem

1F= 1d+ 1f'
Explicação

F — distância focal da lente; d — distância do objeto à lente; f′ — distância da imagem à lente. A fórmula permite encontrar as posições da imagem.

Potência Ótica de uma Lente:

Fórmula para a potência ótica de uma lente: D = 1/F — recíproco da distância focal, caracteriza o poder de refração da lente

D= 1F
Explicação

D — potência ótica em dioptrias; F — distância focal em metros. Quanto maior for D, mais forte a lente refrata a luz.

Aumento Linear:

Fórmula para o aumento linear: Γ = H′ / H — relação entre a altura da imagem e a altura do objeto, mostra quantas vezes a imagem é maior ou menor que o objeto

Γ= H'H
Comentário

Γ — fator de aumento; H — altura do objeto, H′ — altura da imagem. Se Γ > 1, a imagem é maior que o objeto.

3. Óptica Ondulatória

Interferência da Luz:

Fórmulas para a interferência da luz: Δ = k·λ — condição para o máximo, Δ = (k + ½)·λ — condição para o mínimo, onde k — número inteiro, λ — comprimento de onda

Δ=k·λ  (máximo)
Δ= (k+12)·λ  (mínimo)
Explicação

Δ — diferença de caminho das ondas, λ — comprimento de onda, k — ordem do máximo (número inteiro). Um máximo ocorre quando a diferença de caminho é um múltiplo inteiro do comprimento de onda, um mínimo quando é um múltiplo semi-inteiro. A interferência é o resultado da superposição de ondas com uma diferença de fase estável.

Rede de Difração:

Fórmula da rede de difração: d·sen(φ) = k·λ — condição para o máximo de interferência, onde d — período da rede, φ — ângulo de difração, k — ordem do máximo, λ — comprimento de onda

d·sin(ϕ)= k·λ
Comentário

d — período da rede (distância entre as fendas); φ — ângulo de difração; λ — comprimento de onda; k — ordem do máximo. A fórmula define a direção dos máximos durante a difração da luz.

Dependência do Comprimento de Onda e da Velocidade da Luz com o Índice de Refração:

Fórmula: n = λ₁ / λ₂ = v₁ / v₂ — o índice de refração relativo mostra quantas vezes o comprimento de onda e a velocidade da luz mudam ao passar de um meio para outro

n= λ1λ2= v1v2
Comentário

Esta fórmula mostra como o comprimento de onda (λ) e a velocidade da luz (v) mudam quando a luz passa de um meio para outro. O índice de refração (n) do meio determina o quanto a luz é "desacelerada" e seu comprimento de onda é reduzido em comparação com o vácuo. Quanto maior o índice de refração, mais a luz é desacelerada e mais curto se torna seu comprimento de onda nesse meio.