Luz E Óptica

Reflexão e refração da luz

Tipos de reflexão e refração

Reflexão é o fenômeno que consiste no fato de a luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir sobre uma superfície de separação entre dois meios.

Refração é o fenômeno que consiste no fato de a luz passar de um meio para outro diferente.

Durante uma reflexão são conservadas a frequência e a velocidade de propagação, enquanto durante a refração, apenas a frequência é mantida constante.

• Reflexão e refração regular

Acontece quando, por exemplo, um feixe cilíndrico de luz atinge uma superfície totalmente lisa, ou tranquila, desta forma, os feixes refletidos e refratados também serão cilíndricos, logo os raios de luz serão paralelos entre si. Por exemplo, num espelho, em que a superfície é lisa e vemos imagens de outros objetos.

• Reflexão e refração difusa

Acontece quando, por exemplo, um feixe cilíndrico de luz atinge uma superfície rugosa, ou agitada, fazendo com que os raios de luz refletidos e refratados tenham direção aleatória por todo o espaço. Por exemplo, numa folha de papel, em que a superfície é irregular e vemos o próprio papel.

• Reflexão e refração seletiva

A luz branca que recebemos do sol, ou de lâmpadas fluorescentes, por exemplo, é policromática, ou seja, é formada por mais de uma luz monocromática, no caso do sol, as sete do arco-íris: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

Sendo assim, um objeto ao ser iluminado por luz branca "seleciona" no espectro solar as cores que vemos, e as refletem de forma difusa, sendo assim, vistas por nós.

Se um corpo é visto branco, é porque ele reflete todas as cores do espectro solar.

Se um corpo é visto vermelho, por exemplo, ele absorve todas as outras cores do espectro, refletindo apenas o vermelho.

Se um corpo é "visto" negro, é por que ele absorve todas as cores do espectro solar.

Chama-se filtro de luz a peça, normalmente acrílica, que deixa passar apenas um das cores do espectro solar, ou seja, um filtro vermelho, faz com que a única cor refratada de forma seletiva seja a vermelha.

Leis da reflexão

Os fenômenos em que acontece reflexão, tanto regular quanto difusa e seletiva, obedecem a duas leis fundamentais que são:

• 1ª lei da reflexão

O raio de luz refletido e o raio de luz incidente, assim como a reta normal à superfície, pertencem ao mesmo plano, ou seja, são coplanares.

• 2ª Lei da reflexão

O ângulo de reflexão (r) é sempre igual ao ângulo de incidência (i).

i = r

Espelhos

Quando a superfície de separação entre dois meios permitir que a maior parte da luz seja refletida e essa reflexão for regular, dizemos que a superfície entre os dois se constitui num espelho.

Se essa superfície for plana (se ela se constituir num plano) então o espelho é dito plano. Se a superfície for esférica, o espelho é dito esférico.

 

Sistemas de espelhos planos

Às vezes empregamos um sistema de espelhos. Alguns arranjos produzem efeitos deveras interessantes. Com eles podemos obter muitas imagens de um objeto, simulando situações deveras impressionantes. Outras vezes estamos apenas interessados em construir sistemas ópticos simples.

Consideremos dois espelhos colocados perpendicularmente um em relação ao outro. È fácil verificar que nesse caso são formadas três imagens. À medida em que o ângulo aumenta, o número de imagens diminui e vice-versa. Uma situação curiosa é aquela na qual os espelhos são dispostos paralelamente um ao outro. Formam-se infinitas imagens.

Consideremos um espelho plano que experimenta uma rotação de um ângulo, digamos α, por uma de suas extremidades. O que acontece nesse caso com a imagem de um ponto P. Claramente ela muda a posição P’ para P”.

Dualidade onda-partícula

A luz, em determinados momentos, se comporta como uma onda; e, em outros momentos, como partícula. Dizemos que ela apresenta, então, uma dualidade onda-partícula.

Foi por volta de 1704 que Newton apresentou a teoria corpuscular da luz, segundo a qual ela se comportava como se fosse uma partícula. Ele propôs que se a luz fosse realmente uma onda, ela poderia contornar obstáculos, como acontece com o som. Caso a luz fosse uma onda, o fenômeno físico da difração impossibilitaria a formação de regiões de sombra e penumbra.

Segundo Newton, podemos ouvir uma pessoa conversando do outro lado de um muro alto, mas não podemos vê-la, em razão de o som ser uma onda; e a luz, uma partícula. Um pouco antes, no ano de 1677, Huygens havia lançado a teoria ondulatória da luz. Ele classificou a luz com uma onda, pois achava que a luz vibrava os pontos do meio, da mesma forma que o som o faz.

As observações de Huygens permitiram a ele concluir que cada ponto de uma onda se comporta como uma fonte de onda secundária para os próximos pontos. Isso explica a difração das ondas ao atravessarem uma fenda. Mas podemos dizer que a teoria da luz começou a ganhar força quando