Luz e cor:

Dispersão da luz:

Quando caminhas pela floresta e tens oportunidade de ver um raio de luz que consegue passar pela folhagem das árvores, rapidamente te apercebes que esse raio de luz é esbranquiçado:

De facto, é habitual dizer-se que a luz proveniente do Sol é luz branca. Contudo, no século XVII, Isaac Newton observou que esta luz branca resulta da combinação de diferentes cores. Ele verificou que quando um raio de luz branca atravessava um cristal ou um prisma óptico, era dividido em diferentes cores, ao que se dá o nome de Dispersão ou Decomposição da Luz.

     

Isaac Newton                                                       Dispersão de um raio de luz branca num prisma triangular

Desta forma, Newton conseguiu explicar um fenómeno natural que há muito deixava as pessoas intrigados - o arco-íris:

O arco-íris forma-se quando um raio de luz branca atravessa uma gota de água, deixando ver todas as cores que o constituem. As cores presentes num raio de luz branca são as indicadas em seguida:

Das cores apresentadas acima, há três que são fundamentais e que combinadas permitem obter todas as outras. São elas o Vermelho, o Verde e o Azul.

Tal como é possível ver no esquema acima, onde se mostram três lanternas com a mesma intensidade mas com cores diferentes:

Vermelho + Verde = Amarelo;

Vermelho + Azul = Violeta;

Azul + Verde = Azul Claro;

Vermelho + Verde + Azul = Branco.

A cor de um objecto resulta da cor da luz que este consegue reflectir. A luz que o objecto é capaz de reflectir depende:

do material de que é feito o objecto;

da cor da luz que ilumina o objecto.

Por exemplo, uma rosa vermelha consegue absorver todas as cores excepto o vermelho, que reflecte. Quando olhamos para a rosa a luz captada pelos nossos olhos é vermelha pois é a única que a rosa está a reflectir:

Para objectos de outras cores, a conclusão é semelhante:

               

Os objectos brancos não absorvem nenhuma cor, reflectem todas as cores - o branco resulta de uma mistura de todas as cores. Os objectos pretos absorvem todas as cores, não reflectem nenhuma - O preto é a ausência de cor.

    

Neste simulador podes combinar as três cores principais para obteres outras cores diferentes e podes também utilizar filtros de luz:

http://phet.colorado.edu/en/simulation/color-vision

Olho humano:

O nosso olho possui uma lente, o cristalino, que faz convergir os raios de luz de forma a que a imagem se forme na retina. Esta imagem é real, invertida e menor que o objecto. O cristalino tem a capacidade de mudar de forma, para que vejas os objectos sempre focados, quer estes estejam próximos ou afastados de ti. A esta capacidade de o cristalino se adaptar chamamos de poder de acomodação.


Problemas de Visão:

Hipermetropia

A Hipermetropia é a dificuldade em ver objectos próximos de nós. Quem sofre de hipermetropia vê os objectos próximos desfocados pois a imagem forma-se depois da retina. A Hipermetropia pode dever-se a dois factores. Um é a incapacidade do cristalino de se tornar mais convergente (mais curvo). O outro é o facto de o olho ser mais pequeno do que o necessário para que a imagem se forme correctamente. Em qualquer dos casos, o problema é corrigido com lentes convergentes (convexas):



Presbiopia

A Presbitia, habitualmente designada de vista cansada, deve-se ao facto de o cristalino, com o avançar da idade, perder a capacidade de se tornar mais convergente (mais curvo) resultando na dificuldade em ver focados os objectos que estejam próximos de nós. Tal como a Hipermetropia pode ser corrigida utilizando lentes convergentes (convexas).

Miopia

A Miopia é a dificuldade em ver objectos que se encontrem longe de nós. Quem sofre de Miopia vê os objectos que se encontram afastados muito desfocados pois a imagem forma-se antes da retina. A Miopia deve-se resulta da incapacidade do cristalino de se tornar menos convergente (menos curvo). O problema é corrigido com lentes divergentes (côncavas):





Astigmatismo:

O astigmatismo deve-se a uma forma irregular da córnea. Os raios de luz são focados em diferentes pontos e a imagem formada não é nítida. Este problema é corrigido com lentes cilíndricas.

Lentes:

As lentes são objectos comuns utilizados em óculos, projectores, máquinas fotográficas e de filmar, etc. São portanto muito úteis e é importante conhecer o seu funcionamento. Uma lente provoca uma mudança de direcção nos raios de luz que nela incidem. As Lentes Esféricas podem ser de dois tipos:

Lentes Convergentes ou Convexas (de bordos delgados)


Lentes Divergentes ou Côncavas (de bordos espessos)



As lentes Convergentes ou Convexas, têm uma curvatura para o exterior tal como mostrado na figura e, como o nome indica, fazem convergir (aproximar) os raios de luz. As lentes Divergentes ou Côncavas, apresentam uma concavidade tal como mostrado na figura e, como o nome indica, fazem divergir (afastar) os raios de luz.

Reflexão total:

                                                                                    Eu sou o teu limite!


Timon, por falar em limite vamos dar a reflexão total!



Bem, quando a luz passa de um meio para outro, onde a velocidade e maior, o raio refratado afasta-se da normal.
Como consequência há um ângulo de incidência- o ângulo limite ou ângulo crítico- para qual o ângulo de refração é de 90º.

Assim, se o ângulo de incidência for superior ao ângulo limite, deixa de haver refração e toda a luz que incide na superfície de separação dos meios é refletida- reflexão total.



A reflexão total é usada nas fibras óticas, nas quais a luz se propaga sem transmitir para o exterior.



Também é usadas na medicina e comunicações.

Refração da luz:

 Quando nós cairmos vamos ser refratados?

Já vos dissemos que estamos a falar sobre luz e não seres vivos!

Observa atentamente as imagens seguintes e, se tiveres oportunidade, tenta recriá-las em tua casa:

  

A colher, o lápis e a régua parecem partidos, quando de facto não estão.

Porque motivo os vemos assim?

A Luz propaga-se a diferentes velocidades em diferentes meios materiais. À passagem da luz de um meio material para outro no qual se propaga a velocidade diferente dá-se o nome de refracção. Quando ocorre refracção a luz pode sofrer um desvio na sua direcção e é por isso que temos a ilusão de que a colher, o lápis e a régua estão partidos.

Passagem de luz de um meio rápido para um meio lento

No ar, a luz propaga-se a uma velocidade muito maior do que na água ou no vidro. Quando passa do ar para a água sofre um abrandamento na sua velocidade de propagação e pode sofrer uma mudança de direcção, consoante o ângulo de incidência na superfície de separação entre os dois meios:

Neste caso o raio de luz desviou-se da direcção original e aproximou-se da linha normal à superfície de separação entre os dois meios no ponto de incidência da luz.

Passagem de luz de um meio lento para um meio rápido

Quando passa da água para o ar sofre um aumento na sua velocidade de propagação e pode sofrer uma mudança de direcção, consoante o ângulo de incidência na superfície de separação entre os dois meios:

Neste caso o raio de luz desviou-se da direcção original e afastou-se da linha normal à superfície de separação entre os dois meios no ponto de incidência da luz.

E quando a luz incide perpendicularmente à superfície de separação entre os dois meios

Quando a luz incide perpendicularmente à superfície de separação entre dois meios, ocorre refracção mas não ocorre mudança de direcção da luz:

Espelhos Côncavos:

   Tenho a impressão que nestes espelhos sou sempre maior!

Os espelhos curvos côncavos são também bastante úteis no nosso dia-a-dia. Eis alguns exemplos:



Estes espelhos, por serem curvos (esféricos), representam-se da seguinte forma:



Quando sobre eles incide um feixe de raios paralelos, os raios reflectidos serão convergentes:


Todos os raios convergem para um único ponto a que se dá o nome de Foco. Este Foco, como se encontra fora do espelho é um Foco real:



Num espelho côncavo, a imagem apresentada depende da distância a que o objecto se encontra do espelho. Assim:



Quando o objecto está muito afastado do espelho, a uma distância superior ao raio (sobre a linha vermelha)...A imagem é real, invertida e menor do que o objecto



Quando o objecto está entre o foco e o centro (sobre a linha vermelha)...A imagem é real, invertida e maior do que o objecto.



Quando o objecto está muito próximo do espelho, entre o vértice e o foco (sobre a linha vermelha)...A imagem é virtual, direita e maior do que o objecto.

Os espelhos convexos:                    


Com estes espelhos pareço mais pequena!

Os espelhos curvos convexos também têm alguma utilidade no nosso dia-a-dia. Eis alguns exemplos:


Nos espelhos encontrados nos cruzamentos das estradas e nos retrovisores dos automóveis são utilizados espelhos convexos.

Estes espelhos, por serem curvos (esféricos), representam-se da seguinte forma:



Quando sobre eles incide um feixe de raios paralelos, os raios reflectidos serão divergentes, tal como se mostra na figura seguinte:

~

Ao prolongar, com um tracejado, os raios reflectidos para trás do espelho, estes cruzam-se num ponto a que chamamos Foco. Este Foco, por se encontrar "dentro" do espelho, é considerado um Foco virtual.


Num espelho convexo, as imagens apresentam as seguintes características:



A imagem obtida ...
... é virtual, parece formar-se atrás do espelho;
... é direita;
...menor que o objecto;
... simétrica do objecto em relação ao espelho.

Os espelhos planos:

Agora vou falar vos dos espelhos planos! Onde até parece que fico mais bonito.








São os espelhos planos que utilizamos com maior frequência. Para descobrir as características das imagens fornecidas por um espelho plano, nada melhor do que te colocares em frente a um. A imagem que vais ver de ti próprio/a terá as seguintes características:

                   
 A imagem obtida ..
... é virtual, parece formar-se atrás do espelho;
... é direita e do mesmo tamanho do objecto;
...forma-se à mesma distância do espelho que o objecto;
... simétrica do objecto em relação ao espelho.

Um espelho plano fornece apenas uma imagem de cada objecto, mas dois espelhos planos dispostos como na figura seguinte mostram várias imagens do mesmo objecto:

Quanto menor for o ângulo entre os espelhos, maior o número de imagens obtidas.

Ao colocar um espelho em frente de outro, a luz é sucessivamente reflectida de um espelho para outro, dando origem a imagens como estas: 

Um espelho plano fornece apenas uma imagem de cada objecto, mas dois espelhos planos dispostos como na figura seguinte mostram várias imagens do mesmo objecto: