Otica

FENÔMENOS FISICOS E QUÍMICOS IV

Fenômenos Ópticos

Óptica é um ramo da Física que estuda a luz ou, mais amplamente, a radiação eletromagnética, visível ou não. A óptica explica os fenômenos de reflexão, refração e difração, a interação entre a luz e o meio, entre outras coisas.

Geralmente, a disciplina estuda fenômenos envolvendo a luz visível, infravermelha, e ultravioleta; entretanto, uma vez que a luz é uma onda eletromagnética, fenômenos análogos acontecem com os raios X, micro-ondas, ondas de rádio, e outras formas de radiação eletromagnética. Alguns fenômenos ópticos dependem da natureza da luz e, nesse caso, a óptica se relaciona com a mecânica quântica.

Essa parte da física é muito presente no cotidiano, sua aplicação vai desde o uso dos óculos ao uso dos mais eficientes e sofisticados equipamentos utilizados para pesquisas científicas como, por exemplo, os aparelhos de telescópio e microscópio. São algumas das aplicações da óptica:

Na correção de defeitos visuais;.

Na construção de instrumentos de observação como, por exemplo, os telescópios e microscópios;·

Utilizado em câmeras fotográficas e na indústria do cinema.

Ao incidir sobre uma superfície que separa dois meios de propagação, a luz sofre algum, ou mais do que um, dos fenômenos a seguir:

 

Reflexão regular

A luz que incide na superfície e retorna ao mesmo meio, regularmente, ou seja, os raios incidentes e refletidos são paralelos. Ocorre em superfícies metálicas bem polidas, como espelhos.

 

Reflexão difusa

A luz que incide sobre a superfície volta ao mesmo meio, de forma irregular, ou seja, os raios incidentes são paralelos, mas os refletidos são irregulares. Ocorre em superfícies rugosas, e é responsável pela visibilidade dos objetos.

 

Refração

A luz incide e atravessa a superfície, continuando a se propagar no outro meio. Ambos os raios (incidentes e refratados) são paralelos, no entanto, os raios refratados seguem uma trajetória inclinada em relação aos incididos. Ocorre quando a superfície separa dois meios transparentes.

 

Absorção

A luz incide na superfície, no entanto não é refletida e nem refratada, sendo absorvida pelo corpo, e aquecendo-o. Ocorre em corpos de superfície escura.

Conceito da Luz

Luz é uma onda eletromagnética com uma faixa de frequência compreendida entre infravermelho e o ultravioleta.

Quando a luz interage com a matéria várias situações podem ocorrer.

Quando os raios de luz atravessam a matéria de maneira ordenada, temos os meios transparentes, como por exemplo, o vidro polido, o ar atmosférico, o papel celofane, etc. Através deles os corpos podem ser vistos com nitidez.

Quando a luz se propaga de maneira desordenada através de um meio, temos um meio translúcido. Um objeto observado através de um meio translúcido é visto sem nitidez, como se pode observar com o vidro fosco, o papel vegetal, e certos tipos de plásticos.

Quando a matéria impede a propagação da luz em seu interior, os objetos não podem ser vistos através dela temos então um meio opaco.

Como consequência da interação da luz com a matéria ocorre os fenômenos ópticos: reflexão regular, reflexão difusa ou difusão, absorção da luz e a refração.

A reflexão regular da luz ocorre quando um feixe de luz que incide numa superfície é refletido de maneira ordenada para a mesma direção de onde veio. Este é o fenômeno que ocorre em espelhos planos ou curvos. A superfície tranquila de um lago, na qual se pode ver o reflexo da paisagem ao redor também atua como um espelho.

A reflexão difusa ocorre quando a luz proveniente de uma fonte qualquer incide em um corpo, que a reflete em todas as direções, fazendo com que volte para o meio de origem. As superfícies rugosas de uma folha de papel, dos tecidos, da madeira, etc., constituem exemplos de corpos que difundem a luz.

A absorção da luz ocorre quando a luz incidente sobre um corpo, ao invés de ser refletida ou difundida, é absorvida em sua maior parte. Um exemplo típico de absorção pode ser visto numa pista de asfalto negro, onde a luz incidente é praticamente toda absorvida pelo asfalto, deixando em destaque as faixas de demarcação da pista, geralmente de cor amarela ou branca. O fato de diferentes objetos apresentarem cores diferentes, quando vistos sob iluminação natural ou artificial , pode ser explicada pelos modos diferentes de absorção parcial da luz incidente sobre eles.

A refração da luz pode ocorrer quando a luz penetra em determinados meios, tendo a direção de sua trajetória inicial alterada. Em decorrência deste fenômeno um lápis parcialmente mergulhado num copo contendo água parece quebrado, ou uma piscina parece mais rasa do que é na realidade.

Quando a luz incide num corpo normalmente ocorre mais de um fenômeno óptico simultaneamente, embora geralmente um deles predomine sobre os outros. Assim, quando um feixe de luz incide obliquamente sobre um bloco de vidro transparente (num ângulo de incidência compreendido entre 90o a aproximadamente 40o em relação à superfície), a maior parte da luz atravessa o vidro, ocorrendo desvio de sua direção inicial de propagação, devido ao fenômeno da refração. Embora a refração seja o fenômeno predominante, uma parcela menor da luz incidente é absorvida e/ou refletida pela superfície do vidro.

Divisões da Óptica

Óptica Física: estuda os fenômenos ópticos que exigem uma teoria sobre a natureza das ondas eletromagnéticas.

Óptica Geométrica: estuda os fenômenos ópticos em que apresentam interesse as trajetórias seguidas pela luz.  Fundamenta-se na noção de raio de luz e nas leis que regulamentam seu comportamento. O estudo em nível de Ensino Médio restringe-se apenas a esta parte da óptica.

 

Conceitos básicos

Raios