(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Física

Ao observar uma lâmina de vidro fina suspensa no ar e iluminada por uma fonte extensa de luz, como o Sol, é possível perceber que, além da sombra nítida, há uma região ao redor dela em que a luz parece mais fraca e difusa. Esse fenômeno é conhecido como penumbra. Considere uma situação em que um aluno realiza um experimento em sala de aula, utilizando uma lâmina de vidro fina apoiada sobre um suporte. A lâmina é iluminada por uma fonte luminosa extensa e, sobre uma tela posicionada a uma distância d da lâmina, é projetada a imagem da sombra da lâmina. A partir dos dados fornecidos pelo aluno, como a largura da lâmina de vidro, a distância da lâmina à tela e o ângulo do Sol em relação à lâmina, calcule a largura da penumbra formada na borda da sombra da lâmina na tela. Para realizar o cálculo, considere apenas os efeitos causados pela geometria da situação, desprezando qualquer efeito de difração de luz ou espalhamento não-direcional. Além disso, assuma que a lâmina de vidro é um meio homogêneo e isotrópico e que a luz se propaga em linha reta no vácuo e no vidro. Descreva o processo passo a passo, incluindo os princípios da óptica geométrica pertinentes, como a formação de sombras e penumbras, e a aplicação das relações trigonométricas e do Teorema de Tales, se necessário.