Conceitos introdutórios à Óptica

Conceitos introdutórios à Óptica

Raios de luz e fontes luminosas

A luz e as manifestações associadas a ela, tais como sombras, as cores dos objetos e as imagens produzidas pelos espelhos e pelas lentes, são estudadas em uma área da ciência chamada de óptica.

O Sol, uma vela queimando, e uma lâmpada acesa são exemplos de fontes luminosas, ou seja, são corpos que emitem luz. As fontes luminosas são vistas quando a luz emitida por elas atinge os olhos de alguém.

Na figura abaixo estão representadas os raios de luz emitidos por uma vela. Esses raios são emitidos em todas as direções, e é por isso que conseguimos ver uma mesma vela acesa, de qualquer lugar que estejamos na sala.

Raios de luz e corpos iluminados

Na escuridão total não é possível enxergar objetos que não emitem luz, como, por exemplo, um lápis, uma lâmpada apagada ou uma folha de papel. Só podemos vê-los se forem atingidos pelos raios de luz provenientes de uma fonte luminosa, ou seja, se eles estiverem iluminados. Quando os raios de luz de uma fonte luminosa atingem um objeto, iluminando-o, alguns desses raios podem ser refletidos. O objeto é enxergado porque esses raios refletidos chegam aos olhos de alguém, como mostra o desenho a seguir.

Independência dos raios de luz

Os raios de luz de uma fonte luminosa não interfere na propagação dos raios de outra fonte luminosa, ainda que o caminho de ambos se cruze. Isso é conhecido como princípio da independência dos raios de luz.

Os componentes da luz branca

Em 1666, o cientista inglês Isaac Newton verificou que a luz branca proveniente do Sol é, na realidade, composta por luzes de várias cores. Isso pode ser percebido quando a luz branca passa por um prisma de vidro. Nessas condições ocorre a decomposição da luz branca nas várias cores que formam o arco-íris.

Embora popularmente se diga que o arco-íris tem sete cores – vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta – na realidade ele tem inúmeras cores distintas, que incluem muitos tons de vermelho, de alaranjado, de amarelo, de verde, de azul (incluindo o que costumava ser chamado de anil) e de violeta.

Quando todas essas cores atingem simultaneamente o olho humano, elas provocam a sensação visual da luz branca. Para demonstrar isso, Newton pintou um disco com as cores do arco-íris e o colocou em rotação rápida. Nesse experimento, conhecido como disco de Newton, o olho passa a ver o disco com a cor branca, resultado da “mistura” das cores do arco-íris.

Experimento do disco de Newton

Muito tempo se passou desde que Newton fez seus experimentos com a luz. Atualmente, os cientistas sabem muito mais a respeito das cores e de como o olho humano as enxerga do que se sabia naquela época.

Cores primárias de luz

Evidências experimentais mostraram que para que o olho humano tenha a sensação de branco, não é necessário que todas as cores do arco-íris o atinjam. Se luzes de cores vermelha, azul e verde atingirem simultaneamente nossos olhos, isso já será suficiente para causar a sensação visual de luz branca.

Quando duas dessas três luzes coloridas – vermelha, azul e verde – atingirem simultaneamente o olho humano, elas causam sensações visuais que, curiosamente, não são iguais àquelas provocadas pelas luzes em separado.

luz vermelha + luz verde = sensação visual de amarelo

luz vermelha + luz azul = sensação visual de margenta

luz verde + luz azul = sensação visual de ciano.

A COR DOS OBJETOS

A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente. A luz branca é constituída por uma infinidade de cores que podem ser divididas em sete cores: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta.

Um observador vê cada corpo com uma determinada cor, da seguinte maneira: se a luz incidente no corpo é branca (composta de todas as cores) e o corpo absorve toda a gama de cores, refletindo apenas a azul, o corpo é de cor azul. Então, o corpo branco é aquele que reflete difusamente toda a luz branca incidente e o corpo negro é aquele que absorve todas as cores, não refletindo difusamente nenhuma cor.

As cores da tevê e dos monitores de computador

O tubo de imagem da televisão é um exemplo de fonte luminosa. Os raios de luz produzidos por essa fonte saem do aparelho pela tela e atingem o olho humano. Na tela de uma televisão em cores consegue-se produzir uma grande quantidade de cores diferentes empregando-se apenas as três cores primárias de luz: vermelho, verde e azul.

Essa tela é constituída por uma grande quantidade de pequenos filetes dessas três cores, intercalados. O aparelho funciona de modo a iluminar estes filetes com maior ou menor intensidade e, dessa forma compor as várias cores que podemos ver na tela.

Numa região em que os filetes das três cores estão totalmente acesos, vemos branco. Onde todos estão apagados, têm-se o preto. Se apenas os filetes verdes e vermelhos estiverem acesos, tem-se a sensação visual de amarelo. E assim por diante.