Optics Light Lab: Ray Tracing
Optics Light Lab: Ray Tracing — Um simulador de óptica em que espelhos, lentes e prismas traçam cada feixe
Optics Light Lab: Ray Tracing é um simulador de óptica gratuito para Android que transforma a óptica geométrica em algo que você pode tocar. Posicione espelhos, lentes e prismas em um banco óptico 3D, e um mecanismo de ray tracing recalcula cada reflexão e refração conforme você os move. As 38 lições, 18 laboratórios e uma sequência de quebra-cabeças de laser com 50 níveis são avaliados pelo mesmo mecanismo, e o app funciona totalmente offline.
- Preço
- Grátis, upgrade para Pro
- Plataformas
- Android
- Idiomas
- 10
O arco-íris é calculado, não desenhado.
Troque o laser por luz branca, aponte-o para um prisma e um feixe se abre em sete comprimentos de onda traçados separadamente, cada um desviado pelo próprio índice de refração. Não há um caminho pré-renderizado por baixo, então, quando você errar um ângulo, poderá ver exatamente o quanto errou.
O que é
Optics Light Lab: Ray Tracing é um app gratuito para Android que ensina óptica geométrica com um simulador de ray tracing ao vivo. Ele tem 38 lições em quatro mundos (Reflexão e Refração, Lentes e Espelhos, Dispersão e Cor, Óptica Avançada), 18 laboratórios de banco óptico, 4 simulações interativas, um modo sandbox com 9 tipos de elementos e 15 materiais ópticos, além de 50 quebra-cabeças de laser. Cada lição, diagrama, laboratório e quebra-cabeça vem incluído no dispositivo, então o app funciona offline.
Dentro do app
Como ele é
Contexto
Como espelhos, lentes e prismas desviam a luz, e o que é ray tracing?
A óptica geométrica trata a luz como raios que viajam em linha reta até encontrar uma superfície. Em um espelho, um raio é refletido de modo que o ângulo de entrada é igual ao ângulo de saída; já na fronteira entre dois materiais, como ar e vidro, ele se desvia de acordo com a lei de Snell. Ray tracing é o método de acompanhar cada raio por todas as superfícies que ele atinge. É assim que um computador pode mostrar onde uma lente focaliza um feixe ou como um prisma separa a luz branca em cores. Como as regras são exatas, um simulador pode conferir sua resposta traçando o feixe e verificando se ele chega ao alvo.
Lei da reflexãoângulo de entrada igual ao ângulo de saída
Um raio que atinge uma superfície lisa sai pelo mesmo ângulo em que chegou, medido a partir da normal, a linha perpendicular à superfície. Um erro comum é medir a partir da própria superfície do espelho.
Lei de Snell e índice de refraçãocomo a luz se desvia ao entrar no vidro
Quando a luz passa de um material para outro, sua velocidade e sua direção mudam. O índice de refração de cada material, do gelo ao diamante, determina quanto ela se desvia, e um índice maior desvia mais o raio.
Equação das lentes finasonde uma lente forma uma imagem
Para uma lente fina, 1/f é igual a 1/do mais 1/di, relacionando a distância focal f à distância do objeto e à distância da imagem. Isso explica por que uma lente convergente pode formar uma imagem maior, menor, direita ou invertida, dependendo da posição do objeto.
Dispersão e reflexão interna totalseparação das cores e luz aprisionada
A dispersão acontece porque o índice de refração é ligeiramente diferente para cada cor, então um prisma desvia mais o azul do que o vermelho. Acima de um ângulo crítico dentro de um material mais denso, a luz não consegue escapar e é refletida totalmente — essa é a ideia por trás das fibras ópticas.
Como funciona
Como uma lição e um laboratório se complementam
Cada lição combina uma explicação curta com um banco óptico ao vivo, para que a regra e a imagem sejam apresentadas juntas.
Leia a regra com um diagrama
Cada lição explica uma ideia, como a lei da reflexão, com um diagrama desenhado à mão e uma pergunta de verificação imediata. Avisos destacam os erros mais comuns, como medir a partir da linha errada.
Mova os elementos ópticos no banco
Gire um espelho, troque uma lente ou coloque um prisma no caminho do feixe. O ray tracer recalcula o caminho em tempo real, e controles deslizantes para a lei de Snell, a lente fina, o ângulo crítico e a dispersão do prisma exibem seus próprios valores conforme você os arrasta.
Demonstre com um laboratório ou quebra-cabeça
Os laboratórios dentro das lições são avaliados pelo mesmo mecanismo que desenha o feixe. Os quebra-cabeças pedem que você aponte o laser para um alvo girando e posicionando elementos ópticos, desde disparos com um único espelho até escadarias de três espelhos com prismas e bloqueadores que servem como distração.
O que está incluído
O que há no app
38
Lições em 4 mundos
Reflexão e Refração, Lentes e Espelhos, Dispersão e Cor e Óptica Avançada, abrangendo a lei de Snell, espelhos curvos, a equação das lentes finas e a reflexão interna total.
50
Quebra-cabeças de laser
Uma sequência de labirintos de luz, com cada nível verificado pelo mecanismo para garantir que pode ser resolvido antes de ser lançado.
18
Laboratórios de banco óptico
Atividades práticas incorporadas às lições e avaliadas pelo mecanismo de ray tracing que desenha o feixe.
9
Tipos de elementos do sandbox
Espelhos planos, côncavos e convexos, lentes convergentes e divergentes, prismas, bloqueadores, alvos e o laser. Arraste para orbitar, use o gesto de pinça para ampliar e salve suas montagens para reabri-las mais tarde.
15
Materiais ópticos reais
Do gelo ao diamante, cada um com seu próprio índice de refração. Troque o vidro de um prisma e veja o espectro se ampliar ou estreitar.
IA
Tutor de IA
Peça uma explicação sobre o que está acontecendo no seu banco óptico ou uma dica quando você ficar preso em um quebra-cabeça. Contas gratuitas recebem 2 explicações e 1 dica por dia.
Para quem é
Para quem é — e para quem não é
É uma boa opção se você
- Estuda física e quer ver como uma lente desvia a luz, em vez de apenas memorizar uma fórmula
- Ensina ou dá aulas de óptica e quer uma bancada que os alunos possam alterar e testar por conta própria
- Gosta de jogos de quebra-cabeça e de mirar um laser com espelhos
- Tem curiosidade para saber por que um prisma cria um arco-íris ou como funciona a reflexão interna total
- Precisa estudar sem conexão, pois o conteúdo vem incluído para uso offline
Não é a ferramenta certa se você
- Precisa de um app para iPhone, pois o app está disponível apenas para Android por enquanto
- Quer óptica ondulatória, como interferência e difração, pois o app aborda óptica geométrica
- Espera que os quatro mundos e todos os 50 quebra-cabeças sejam gratuitos: o Mundo 1 e os 10 primeiros níveis são gratuitos, e o Pro desbloqueia o restante
- Não gosta de anúncios, pois a versão gratuita exibe anúncios entre as telas
Dúvidas
Perguntas frequentes
Qual é o melhor app para aprender óptica e ray tracing no celular?
Um simulador de óptica permite alterar a configuração e observar como a luz reage. Optics Light Lab: Ray Tracing combina 38 lições curtas com uma bancada óptica 3D interativa, na qual um mecanismo de ray tracing recalcula cada reflexão e refração conforme você move espelhos, lentes e prismas. O app é gratuito para começar no Android e funciona offline.
O que é óptica geométrica?
A óptica geométrica modela a luz como raios que viajam em linhas retas e mudam de direção apenas nas superfícies, por reflexão e refração. Ela explica espelhos, lentes, prismas e instrumentos ópticos simples. Optics Light Lab: Ray Tracing ensina o tema por meio de quatro mundos, da Reflexão e Refração à Óptica Avançada.
Como um prisma decompõe a luz branca em cores?
O índice de refração do vidro é ligeiramente maior para a luz azul do que para a vermelha, então cada cor se desvia em uma intensidade diferente na superfície. Isso é chamado de dispersão. No Optics Light Lab: Ray Tracing, você pode mudar o laser para luz branca e observar um feixe se abrir em sete comprimentos de onda rastreados separadamente.
Preciso conhecer a lei de Snell antes de começar?
Não. O Mundo 1 parte da lei da reflexão e chega à lei de Snell, com diagramas e verificações instantâneas, transformando uma fórmula que você apenas memorizou em algo que pode testar. O Optics Light Lab: Ray Tracing também inclui um controle deslizante da lei de Snell que calcula e exibe seus próprios valores enquanto você o arrasta.
O que são os quebra-cabeças de laser?
São 50 níveis nos quais você mira um laser em um alvo girando e posicionando elementos ópticos. Os primeiros níveis usam um único espelho; os posteriores usam dois ou três espelhos, com prismas chamariz e bloqueadores. O Optics Light Lab: Ray Tracing avalia cada nível com o mesmo mecanismo de ray tracing e verificou que todos podem ser resolvidos.
O Optics Light Lab: Ray Tracing funciona offline?
Sim. Todas as lições, os diagramas, os laboratórios e os quebra-cabeças vêm incluídos no dispositivo, então um voo ou a perda do sinal não interrompe a sessão. O tutor de IA é o único recurso que precisa de conexão para responder.
O que o tutor de IA faz?
Ele explica o que está acontecendo na sua bancada e dá uma dica quando você fica preso em um quebra-cabeça. No Optics Light Lab: Ray Tracing, a versão gratuita inclui 2 explicações de IA e 1 dica de quebra-cabeça por dia, enquanto o Pro remove esses limites.
O Optics Light Lab: Ray Tracing é gratuito?
O app é gratuito no Google Play e funciona com anúncios entre as telas. A versão gratuita inclui todo o Mundo 1 (10 lições e 5 laboratórios), os níveis de quebra-cabeça 1 a 10, um sandbox com 5 elementos e 3 bancadas salvas, 2 explicações de IA e 1 dica por dia. O Pro desbloqueia os Mundos 2 a 4 (mais 28 lições e 13 laboratórios), os níveis 11 a 50, um sandbox ilimitado e ajuda de IA ilimitada, além de remover os anúncios.
Existe uma versão para iPhone?
No momento, não. O Optics Light Lab: Ray Tracing está disponível para celulares e tablets Android pelo Google Play, e esta página leva apenas a essa listagem.
Quais idiomas são compatíveis?
O app e esta página estão disponíveis em 10 idiomas, e o app oferece um tema claro e um tema escuro em toda a interface.
Comece agora
Coloque um espelho no feixe e veja o que acontece
Gratuito para começar no Android, em 10 idiomas.
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