Relatório de Experiências com Ótica geométrica, Notas de estudo de Física

Baixe Relatório de Experiências com Ótica geométrica e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity! 1 Alunos: Paulo Fernando O.P de Mattos, Péricles Oliveira da Silva, Rafaela Guedes dos Santos, Rayara Silva Santos, Rodrigo Rosário dos Santos, Ruan de Almeida Costa. RELATÓRIO DE FÍSICA -ÓPTICA GEOMÉTRICA- 2 Salvador, 15 de Setembro de 2010 Alunos:  Paulo Fernando O.P de Mattos (Nº. 16)  Péricles Oliveira da Silva (Nº. 17)  Rafaela Guedes dos Santos (Nº. 19)  Rayara Silva Santos (Nº. 20)  Rodrigo Rosário dos Santos (Nº. 23)  Ruan de Almeida Costa. (Nº. 25) Este relatório será apresentado à disciplina de Física, tendo como orientador o professor Jonas Barros, como parte das atividades avaliativas da 3ª unidade. ÓPTICA GEOMÉTRICA Salvador, 15 de Setembro de 2010. 5 3. Fenômenos ópticos. Considere um feixe de raios paralelos propagando – se num meio 1 (por exemplo, ar ) e incidindo sobre a superfície plana “S” de separação com um meio 2 (por exemplo, água, papel, chapa metálica polida etc.). Dependendo da natureza do meio 2 e da superfície S, ocorrem simultaneamente, com maior ou menor intensidade, os fenômenos de reflexão regular, reflexão difusa, refração regular e difusa da luz e a absorção da luz.  REFLEXÃO REGULAR → Quando o feixe de luz paralelo a, incide sobre uma superfície plana e retorna ao meio sem perder seu paralelismo.  REFLEXÃO DIFUSA → Quando o feixe de luz paralelo, incide sobre uma superfície plana e retorna perdendo todo o paralelismo e mudando de direção. Tudo isso graças a irregularidade da superfície.  REFRAÇÃO REGULAR e DIFUSA → A regular é quando o feixe de luz (ex: luz do sol), incide no meio 1 (ex: o ar) e passa pelo meio 2 (uma superfície não plana, Ex: a água) e não muda seu paralelismo. Se o meio 2 for translucido o feixe de luz perde o paralelismo e a direção, então a refração é difusa.  ABSORÇÃO DA LUZ → Quando o feixe de luz incidido na superfície não retorna ao meio, e nem passa pelo meio 2, a uma absorção da luz e o meio absorvido devido a tal situação permanece aquecido. 4. A Cor de um Corpo por Reflexão. A luz branca que o sol emite é constituída por uma infinidade de cores monocromáticas sendo as principais ( vermelha, verde, alaranjada, amarela , azul, anil e violeta). A cor que um corpo apresenta por reflexão é determinada pelo tipo de luz que ele reflete difusamente. Ex: um corpo é vermelho , porque a luz branca reflete difusamente a vermelha e absorve as outras. Quando uma luz branca incidida sobre um corpo, deixa o corpo branco é porque reflete difusamente a luz de todas as cores e quando é um corpo negro é porque absorve todas as cores.  CORES PURAS → Refletem exclusivamente cada cor e absorvem outras, ou reflete todas ou absorve todas. 5. Campo visual de um espelho plano Um espelho tem um campo visual restrito para um dado observador. O campo visual é a região do espaço dentro do qual todos os objetos nela situados serão vistos. Objetos fora dessa região não são observados. O campo visual depende do tamanho do espelho, da distância do observador ao espelho e da localização do espelho em relação ao observador.Os motoristas se referem muitas vezes a um ponto cego. Isto é, uma região na qual eles não têm acesso nem pela observação direta, nem através dos espelhos do carro. Muitos acidentes são provocados porque o motorista muda de faixa achando que não existe nenhum veículo ali. No entanto, em alguns casos, ele não vê o veículo do lado porque o outro veículo estava no ponto cego.A razão da existência do campo visual é que os raios luminosos provenientes dos objetos devem ser refletidos pelo espelho e devem chegar até o olho humano. Consideremos um ponto próximo de um espelho. Ele será acessível ao observador (na figura representada pelo olho do mesmo) se os raios luminosos refletidos atingirem o olho. 6 Para determinarmos o campo visual consideremos a imagem do olho no espelho. A partir da imagem do olho tracemos duas retas as quais interceptarão o espelho pelas duas extremidades. A região do espaço compreendida entre as duas retas e o espelho é o campo visual do mesmo. Nota-se que o campo visual depende da posição do observador em relação ao espelho e das dimensões do mesmo. Reflexão da Luz 1.Leis da Reflexão Vimos que a luz, propagando-se num meio 1 e incidindo sobre uma superfície de separação com um meio 2, apresenta simultaneamente os fenômenos: reflexão regular, reflexão difusa, refração e absorção. A reflexão regular é o fenômeno predominante quando o meio 2 é opaco e a superfície de separação é polida. Nessas condições, a superfície recebe o nome de refletora ou espelho. De acordo com a forma da superfície, os espelhos podem ser planos ou curvos (esféricos, parabólicos etc.). Nos espelhos comumente usados, a superfície refletora é obtida pela deposição de uma película de prata sobre uma das faces de uma lâmina de vidro. Essa lâmina tem por finalidade proteger a película refletora e no caso dos espelhos curvos, facilitar a obtenção da curvatura desejada. Consideremos a reflexão de um raio de luz numa superfície. Se RI o raio incidente no ponto I da superfície, o qual forma com a normal á superfície (N) o ângulo de incidência i. O raio refletido RR, que se individualiza após a reflexão, forma com a normal N o ângulo de reflexão r. A reflexão da Luz é regida pelas leis enunciadas a seguir. 7 Primeira Lei: O Raio refletido, a normal e o raio incidente estão situados no mesmo plano. Segunda Lei: O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência: r=i. Com o auxilio dessas leis, explicaremos a formação de imagens nos espelhos planos. 2. Imagem de um ponto num espelho plano. Consideremos um ponto P, luminoso ou iluminado, diante de um espelho plano E, conforme se ilustra a seguir (Fig.1): Dentre todos os raios de luz que passam ou emanam de P e que incidem na superfície refletora E, selecionemos dois deles: um R1, que incide perpendicularmente ao espelho (ângulo de incidência q1 = 0 o ) e outro, R2 , qualquer, que incide sobre E segundo um ângulo de incidência q2≠ 0 o . Indiquemos por R'1 e R'2, respectivamente, os raios refletidos conjugados de R1 e R2. Pela lei da reflexão, q'1 = q1 = 0 o , portanto, o raio R'1, emergente de E, voltará sobre o próprio raio incidente R1 ; pela mesma lei o angulo de reflexão q'2 = q2. Os raios emergentes de E, dos quais destacamos R'1 e R'2, definem assim, um pincel cônico divergente, cujo vértice indicamos por P'. 3. Imagem de um objeto extenso O que vimos até então, sobre espelhos planos, diz respeito a um único ponto objeto. Vejamos, agora, como se comporta a imagem que um espelho plano conjuga, de um objeto extenso (com forma geométrica simples) colocado diante dele. Seja, por exemplo, o objeto ABCDEF, da Fig. 6, luminoso ou iluminado, postado diante do espelho plano E . A rigor, para construirmos a imagem desse hexágono deveríamos determinar os pontos imagens dos infinitos pontos objetos que constituem ABCDEF; todavia, é fácil observar que é suficiente tomar os 10 b) Todo raio de luz que incide numa direção que passa pelo foco principal reflete-se paralelamente ao eixo principal. c) Todo raio de luz que incide numa direção que passa pelo centro de curvatura reflete-se sobre si mesmo. d) Todo raio de luz que incide sobre o vértice do espelho reflete-se simetricamente em relação ao eixo. 11 Construção Geométrica de Imagens  Espelhos Convexos – A imagem A’B’ que um espelho esférico convexo fornece de um objeto real AB é sempre: VIRTUAL, DIREITA E MENOR do que o objeto.  Espelhos Côncavos – a imagem tem características diversas, conforme a posição do objeto relativamente ao centro de curvatura e ao foco do espelho. Podemos ter cinco tipos diferentes, conforme as cinco posições diferentes do objeto: 1.0 Objeto além do centro de curvatura: a imagem está entre o foco F e o centro de curvatura C e é: REAL, INVERTIDA e MENOR que o objeto. 2.0 Objeto sobre o centro de curvatura: a imagem formada está sobre o centro de curvatura C e é: REAL, INVERTIDA e do MESMO TAMANHO que o objeto. 3.0 Objeto entre o centro de curvatura e o foco: a imagem está alem do centro de curvatura C e é: REAL,INVERTIDA e MAIOR que o objeto. 12 4.0 Objeto no plano focal: os raios refletidos são paralelos, a imagem é IMPRÓRIA (imagem no infinito). 5.0 Objeto entre o foco e o vértice: a imagem está atrás do espelho sendo: VIRTUAL, DIREITA e MAIOR que o objeto. Estudo Analítico (o referencial de Gauss) Dada a posição e a posição de um objeto real, relativamente a um espelho esférico, a posição e a altura da imagem podem ser determinadas analiticamente, adotando-se um sistema de coordenadas conhecido como sistema de coordenadas de Gauss, no qual temos:  Origem- vértice do espelho;  Eixo das abscissas- direção do eixo principal e sentido contrario o da luz incidente.  Eixo das ordenadas- direção da perpendicular ao eixo principal sentido ascendente.  p: abscissa do objeto;  p’: abscissa da imagem;  f: abscissa do foco, também denominada distância focal;  R: abscissa do centro de curvatura C (R= 2f);  o: ordenada do ponto objeto;  i: ordenada do ponto imagem. 15 Em geral, quando dois meios A e B são feitos de materiais diferentes, a luz se propaga com velocidades diferentes em um e em outro. Porém, há exceções; por exemplo, no liquido tetracloreto de carbono (CCl4), a luz propaga-se com a mesma velocidade que em certo tipo de vidro. Por isso, quando a luz passa desse liquido para o vidro, essa transmissão não é chamada de refração; nesse caso, mesmo que a incidência seja oblíqua, não há mudança de direção do raio de luz. Índice de refração Sabemos que a luz se propaga no vácuo com velocidade c= 3 .10 8 m/s. Porém, nos meios materiais, a velocidade da luz é menor que c, e vai depender tanto da natureza do meio como da freqüência da luz. Para comparar a velocidade da luz em um meio material com a velocidade da luz no vácuo, foi definido um número denominado índice de refração. Dado um meio A, o índice de refração desse meio para uma dada freqüência de luz é o número nA, definido por: vA é a velocidade dessa luz nesse meio. Leis da refração Consideremos um raio de luz monocromática que se propaga no meio A, incidindo obliquamente na superfície que separa o meio A do meio B e sofrendo refração. Sejam nA e nB os índices de refração absolutos e v1 e v2 as velocidades de propagação da luz nos meios A e B, respectivamente. Sejam ainda: RI  raio incidente RR  raio refratado N  normal à superfície no pondo de incidência i  ângulo de incidência r  ângulo de refração As leis que regem a refração da luz são: 1ª lei: O raio incidente RI, a normal e o raio refratado RR estão num mesmo plano. 2ª lei ou lei de Snell - Descartes: Ao se refratar, o produto do índice de refração do meio em que o raio se encontra pelo seno do ângulo que este faz com a normal é constante. Desta forma, temos: Da igualdade acima, resulta: 16 Se por exemplo, o meio B for mais refringente do que o meio A, isto é, nB > nA, da lei de Snell-Descartes resulta sen r < sen i e sendo os ângulos menores do que 90º, vem r < i. Portanto nB > nA (vA<vB)  r < i. Podemos então concluir: Quando a luz passa de um meio menos refringente para um meio mais refringente, o raio de luz se aproxima da normal e a velocidade de propagação da luz diminui. Reciprocamente, quando a luz passa de um meio mais refringente para um meio menos refringente, o raio de luz se afasta da normal e a velocidade de propagação da luz aumenta. Na figura abaixo podemos perceber que quanto maior o índice de refração de um material, em relação ao ar, maior será o desvio da luz quando passa do ar para esse material. Esse desvio é maior para o diamante, que tem o maior índice de refração. Ângulo limite de refração Consideremos a luz monocromática propagando-se do meio menos refringente para o meio mais refringente, como por exemplo do meio A para o meio B (nB > nA). Quando o raio de luz incide normalmente (i=0º), não ocorre desvio, isto é, r=0º (fig. 1a). Ao incidir obliquamente, o raio de luz se refrata aproximando-se da normal. Aumentando-se o ângulo de incidência i, o ângulo de refração r também aumenta e tem-se sempre i > r. Quando o ângulo de incidência atinge seu valor extremo, isto é, i=90º (incidência rasante), o ângulo de refração atinge um valor limite r=L, denominado ângulo limite de refração (fig. 9b). Assim, o ângulo de incidência i varia de 0º a 90º e o ângulo de refração r varia de 0º a L. Fig.1b Fig. 1a 17 A lei de Snell-Descartes aplicada à situação acima permite calcular o seno do ângulo limite: Como n1 < n2, vem: Lentes esféricas Você já deve ter visto ou usado lentes muitas vezes: em óculos, máquinas fotográficas, binóculos, lunetas, microscópios. No cinema, são usadas lentes para a projeção da imagem dos filmes. Uma lente é um sistema óptico que consiste de dois ou mais dioptros, sendo pelo menos um deles curvo (não plano). As lentes que possuem apenas dois dioptros são denominadas lentes simples; se forem mais de dois, denominam-se lentes compostas. Uma lente simples é feita de material transparente (vidro, plástico ou outros) e possui duas faces. A face curva ou não plana é, em geral, esférica. Biconvexa Bicôncava Plano-convexa Plano-côncava Côncavo-convexa As lentes podem ser ainda classificadas por sua espessura, como finas (delgadas) ou grossas (espessas), conforme seja possível ou não desprezar os efeitos de sua espessura. As lentes apresentam comportamento parecido com o dos espelhos esféricos, que já estudamos anteriormente. Os raios luminosos são agora refratados (em vez de refletidos), mas haverá também convergência (ou divergência) para um foco e formação de imagens, que podem ser reais ou virtuais. Como a luz pode incidir por dois lados, agora temos dois focos, F1 e F2. Mais à frente vamos demonstrar que, se o meio em ambos os lados da lente for o mesmo e a lente for delgada, a distância de qualquer um deles à lente é a mesma, representada pela letra f e denominada distância focal da lente. Lentes convergentes e divergentes Na Figura abaixo, vemos o trajeto de dois raios de um feixe que emana de um ponto luminoso (objeto O) e incide sobre uma lente biconvexa espessa. Suponha que a lente esteja envolta em um meio menos refringente do que o material de que é feita (n1<n2), por exemplo, uma lente de vidro no ar. Um dos raios coincide com o eixo da lente, não sofrendo desvios, pois cruza perpendicularmente as duas superfícies. Outro raio refrata-se nas duas superfícies da lente e termina por convergir para o eixo, formando uma imagem I do objeto O, na interseção com o primeiro raio. Nesse caso podemos dizer que a lente biconvexa é uma lente convergente. 20 2. Colocar em um lado do cavaleiro metálico o diafragma com uma fenda e do outro lado uma lente convergente de distância focal 12 cm. Ajustar a posição do conjunto para que o filamento da lâmpada fique no foco da lente. 3. Ligar a fonte de luz e ajustar o raio luminoso bem no centro do transferido. 4. Colocar o espelho plano no disco ótico e girar o disco de forma que o ângulo de incidência varie de 10° em 10°. Anotar as medidas dos ângulos de reflexão correspondentes na tabela abaixo. Ângulo de Incidência (i) Ângulo de Reflexão (r) 0° 0° 10° 10° 20° 20° 30° 30° 40° 40° 50° 50° 60° 60° 70° 70° 5. Com base nos valores da tabela acima, que relação existe entre o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão? A partir destes resultados pôde-se constatar na prática a Segunda Lei da reflexão a qual diz que na reflexão o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. 6. Com base nas observações acima escrever as leis da reflexão. Primeira Lei - O raio de incidente, a reta normal à superfície de separação entre os dois meios, e o raio refletido estão no mesmo plano, ou seja, são coplanares. Segunda Lei - O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência. Experimento 2: Associação de Espelhos Planos Objetivo do Experimento Verificar a relação entre o ângulo formado pelos dois espelhos e o número de imagens fornecidas por eles. Material Necessário - 02 espelhos planos 60x80 mm; - 02 fixadores de espelho plano; 21 - 01 suporte para disco giratório; - 01 disco giratório 23 cm com escala angular e subdivisões de 1°; Procedimentos 1. Montar o equipamento conforme foto abaixo; 2. Colocar os espelhos planos sobre o transferidor formando um ângulo de 60° entre eles. 3. Colocar um objeto entre os espelhos e contar o número de imagens formado pelos espelhos. N = 5 imagens (contada por todos os componentes da equipe) 4. Calcular o número de imagens. O resultado obtido foi o esperado? N = - 1 = 5 imagens. O resultado acima era sim esperado. 5. Realizar os mesmos procedimentos para a associação de espelhos com ângulos de 30°, 45° e 90°. 30° → N = -1 = 11 imagens 45° → N = - 1 = 7 imagens 90° → N = -1 = 3 imagens Experimento 3: Propriedades do Raio Luminoso no Espelho Côncavo Objetivo do Experimento Este experimento tem por objetivo observar como os raios de luz se comportam quando são refletidos por um espelho côncavo. 22 Material Necessário - 01 fonte de luz branca 12V-21W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento; - 01 base metálica 8x70x3 cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700 mm; - 01 superfície refletora conjugada: côncava, convexa e plana; - 01 diafragma com cinco fendas; - 01 lente cristal convergente plano-convexa com 6 cm e distância focal de 12 cm, em moldura plástica com fixação magnética; - 01 cavaleiro metálico; - 01 suporte para disco giratório; - 01 disco giratório 23 cm com escala angular e subdivisões de 1°; Procedimentos 1. Montar o equipamento conforme foto abaixo. 2. Utilizar a mesma montagem do primeiro experimento e colocar no disco ótico o espelho côncavo. 3. Substituir o diafragma de uma fenda pelo diafragma de cinco fendas e ligar a fonte de luz. Posicionar a lente convergente para correção do feixe, isto é, para que fiquem paralelos entre si. 4. Ajustar o feixe luminoso paralelamente ao eixo principal do espelho côncavo. 5. Identificar os elementos principais do espelho côncavo  Centro de curvatura que é o centro da superfície esférica a qual a calota pertence;  Raio de curvatura que é o raio da superfície esférica que originou a calota (espelho);  Vértice do espelho é o pólo da calota esférica;  Eixo principal é a reta definida pelo centro de curvatura e pelo vértice;  Eixo secundário é qualquer reta que passa pelo centro de curvatura;  Abertura do espelho – é o ângulo plano determinado pelos eixos secundários que passam por pontos diametralmente opostos do contorno do espelho.  Foco - é o ponto médio do segmento que une o centro de curvatura e o vértice e é por onde são refletidos a maior parte dos raios.  A Distância focal - é a medida da distância entre o foco e o vértice. Como o foco está situado no ponto médio do eixo centro – vértice pode-se afirmar que a sua medida é a metade da medida do raio de curvatura. 25 Material Necessário - 01 fonte de luz branca 12V-21W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento; - 01 base metálica 8x70x3 cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700 mm; - 01 superfície refletora conjugada: côncava, convexa e plana; - 01 diafragma com uma fenda; - 01 lente cristal convergente plano-convexa com 6 cm e distância focal de 12 cm, em moldura plástica com fixação magnética; - 01 cavaleiro metálico; - 01 suporte para disco giratório; - 01 disco giratório 23 cm com escala angular e subdivisões de 1°; - 01 perfil em acrílico semicircular; Procedimentos 1. Montar o equipamento conforme a foto abaixo. 2. Colocar em um lado do cavaleiro metálico o diafragma com uma fenda e do outro lado uma lente convergente de distância focal 12 cm. Ajustar a posição do conjunto para que o filamento da lâmpada fique no foco da lente. 3. Ligar a fonte de luz e ajustar o raio luminoso bem no centro do transferidor. 4. Colocar o semicírculo no disco ótico, conforme foto e ajustá-lo no disco ótico de tal modo que o ângulo de incidência seja igual à 0°, o ângulo de refração também 0°. 5. Girar o disco variando o ângulo de incidência de 10° em 10°. Anotar os valores dos ângulos de refração na tabela abaixo. Ângulo de Incidência (i) sen i Ângulo de Refração (r) sen r sen i / sen r 10° 0,17 6,5° 0,113 1,5 20° 0,34 13° 0,22 1,5 30° 0,5 19° 0,32 1,5 40° 0,64 25° 0,42 1,5 50° 0,76 31° 0,51 1,5 26 6. A razão sen i / sen r é constante. Experimento 6: Determinação do Índice de Refração do Ar em Relação ao Acrílico Objetivo do Experimento Verificar a existência de uma relação simples entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração. Material Necessário Idem ao experimento anterior. Procedimentos 1. Montar o equipamento conforme a foto abaixo. Utilizar a mesma montagem do experimento anterior. 2. Ligar a fonte de luz e ajustar o raio luminoso bem no centro do transferidor. 3. Colocar o semicírculo no disco ótico, conforme a foto, e girar o disco ótico variando o ângulo de incidência de 5° em 5°. Anotar os valores dos ângulos de refração na tabela abaixo. Ângulo de Incidência (i) sen i Ângulo de Refração (r) sen r sen i / sen r 5° 0,09 8° 0,13 0,6 10° 0,17 15° 0,25 0,6 15° 0,25 24° 0,40 0,6 20° 0,34 32° 0,53 0,6 25° 0,42 42° 0,66 0,6 30° 0,5 51° 0,8 0,6 35° 0,6 63° 0,9 0,6 40° 0,64 76° 0,97 0,6 45° 0,70 não deu para identificar -- -- 4. Por que não foi possível completar a tabela para o ângulo de 45°? Porque a luz branca se decompõe e começa a retornar, a partir do ângulo limite, a luz passa a refletir e não mais refratar. 5. A razão sen i por sen r é constante. 6. O raio luminoso ao passar do acrílico para o ar, o raio luminoso se afasta da reta normal. Pois, o índice de refração do acrílico é maior do que o do ar. 7. Que fenômeno ocorreu no ângulo de incidência de 45°? Reflexão total. 8. Observar novamente o experimento e definir ângulo limite. Qual o valor do ângulo limite para o acrílico? 27 O ângulo limite é de 42,5°. 9. Quais são as condições necessárias para que ocorra reflexão total? A luz incidente deve estar se propagando do meio mais refringente para o menos refringente. E, o ângulo de incidência deve ser maior que o ângulo limite. Considerações Finais Ao término desse trabalho pudemos constatar na prática os diversos fenômenos da ótica geométrica, inclusive comparando elementos e informações da teoria com efeitos práticos observados nas experiências. Concluímos que a luz ao passar de um meio a outro sofre diversas mudanças, dentre elas a sua direção e o seu ângulo. Ao realizarmos um experimento percebemos que após certo ângulo o raio de luz não podia mais ser visto e a teoria nos informa claramente que esse fenômeno se dá devido ao ângulo de reflexão exceder o ângulo limite. Dentre esses e outros fenômenos essa prática pode nos fornecer uma dimensão ampla das leis da ótica geométrica. Referências Bibliográficas  Livros: FUKE, CARLOS, KAZUHITO. Os Alicerces da Física, Editora Saraiva, 2007. Sampaio, José Luiz e Calçada, Caio Sérgio. Universo da física, Atual Editora, Vol.2, 2005.  Links: http://educar.sc.usp.br/otica/refracao.htm Acesso em: 20 de Agosto de 2010 http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u38.jhtm Acesso em: 10 de Setembro de 2010 http://www.seara.ufc.br/tintim/fisica/refracao/refracao1.htm Acesso em: 10 de Setembro de 2010 Anexos René Descartes, Gauss Carl Friedrich e a óptica geométrica A Óptica Geométrica descreve os fenômenos através da geometria, sem se preocupar com o que é a luz. A óptica é um ramo da Física que estuda a luz ou, mais amplamente, a radiação eletromagnética, visível ou não. A óptica explica os fenômenos de reflexão, refração e difração, a interação entre a luz e o meio, entre outras coisas. Geralmente, a disciplina estuda fenômenos envolvendo a luz visível, infravermelha, e ultravioleta; entretanto, uma vez que a luz é uma onda eletromagnética, fenômenos análogos acontecem com os raios X, microondas, ondas de rádio, e outras formas de radiação eletromagnética. A óptica, nesse caso, pode se enquadrar como uma subdisciplina do eletromagnetismo. Alguns fenômenos ópticos dependem da natureza da luz e, nesse caso, a óptica se relaciona com a mecânica quântica.