A Luz
A Luz é um fenómeno natural através do qual essencial ao nosso dia-a-dia. Há um conjunto de fenómenos relacionados com a luz que tornam bela qualquer imagem. Por exemplo:
Reflexos, Brilho e Sombras
Arco-íris
Cor
A Luz é também utilizada pelo Homem para comunicar. Eis alguns exemplos:
Publicidade e Semáforos
Farol
Televisão
Corpos luminosos e Corpos Iluminados
Todos os corpos que possuem luz própria são Corpos Luminosos, enquanto que os corpos que apenas reflectem a luz são Corpos Iluminados. São exemplos disso:
Corpos Luminosos - com luz própria
O Sol, um semáforo, uma vela ou uma lâmpada têm luz própria.
São por isso corpos luminosos.
São por isso corpos luminosos.
Corpos Iluminados - sem luz própria
A Terra, a Lua, uma maça ou um livro não têm luz própria.
São por isso corpos iluminados.
São por isso corpos iluminados.
Como vemos os objectos?
O Ser Humano tem dois detectores que lhe permitem captar a luz - os olhos. É através dos olhos que conseguimos ver o mundo que nos rodeia.
Quando diriges o olhar para um corpo luminoso, a luz proveniente dessa fonte de luz é capatada pelos olhos:
Quando diriges o olhar para um corpo iluminado, captas a luz que este reflecte, proveniente de uma fonte de luz:
Triângulo de Visão
O Triângulo de Visão descreve o trajecto da luz desde a fonte de luz até ao detector de luz, e pode ser representado da seguinte forma:
Objectos Transparentes, Translúcidos e Opacos
Os objectos que habitualmente utilizamos no nosso dia-a-dia comportam-se de forma diferente perante a luz. Há objectos que se deixam atravessar totalmente pela luz, outros que se deixam atravessar apenas parcialmente pela luz, e outros ainda que não se deixam atravessar pela luz:
Materiais Transparentes
- Deixam-se atravessar quase pela totalidade da luz que neles incide.
- Vê-se com nitidez os objectos que se encontram do outro lado.
- Vê-se com nitidez os objectos que se encontram do outro lado.
Materiais Translúcidos
- Deixam-se atravessar parcialmente pela luz que neles incide.
- É possível ver os objectos que se encontram do outro lado, mas sem nitidez.
- É possível ver os objectos que se encontram do outro lado, mas sem nitidez.
Materiais Opacos
- Não se deixam atravessar pela luz que neles incide.
- Não é possível ver os objectos que se encontram do outro lado.
- Não é possível ver os objectos que se encontram do outro lado.
Objectos Transparentes, Translúcidos e Opacos
No esquema seguinte estão representados os constituintes do olho humano e a respectiva função:
Imagem do livro "FQ8 - Sustentabilidade na Terra - Edições ASA".
Natureza Ondulatória da Luz
A luz, tal como o som, também se propaga por meio de ondas, embora as ondas luminosas tenham características diferentes das ondas sonoras. As principais diferenças entre ondas sonoras e ondas luminosas são:
Ondas Sonoras
O som:
- propaga-se através da vibração de partículas em determinado meio material;
- propaga-se através de ondas longitudinais;
- necessita de um meio para se propagar;
- não se propaga no vazio;
- propaga-se no ar à velocidade de 340 m/s;
- propaga-se através de Ondas Mecânicas (que necessitam de um meio para se propagar).
- propaga-se através da vibração de partículas em determinado meio material;
- propaga-se através de ondas longitudinais;
- necessita de um meio para se propagar;
- não se propaga no vazio;
- propaga-se no ar à velocidade de 340 m/s;
- propaga-se através de Ondas Mecânicas (que necessitam de um meio para se propagar).
Ondas Luminosas
A luz:
- não resulta da vibração de partículas, mas de alterações eléctricas e magnéticas;
- propaga-se através de ondas transversais;
- não necessita de um meio para se propagar;
- propaga-se em qualquer meio e no vazio;
- propaga-se no vazio à velocidade de 300 000 000 m/s;
- propaga-se através de Ondas Electromagnéticas (que não necessitam de um meio para se propagar).
- não resulta da vibração de partículas, mas de alterações eléctricas e magnéticas;
- propaga-se através de ondas transversais;
- não necessita de um meio para se propagar;
- propaga-se em qualquer meio e no vazio;
- propaga-se no vazio à velocidade de 300 000 000 m/s;
- propaga-se através de Ondas Electromagnéticas (que não necessitam de um meio para se propagar).
Intensidade da Luz
A Intensidade de uma fonte luminosa está relacionada com a amplitude da onda luminosa da seguinte forma:
Intensidade Forte
Quanto maior a Amplitude da onda luminosa, maior é a Intensidade da luz.
Intensidade Fraca
Quanto menor a Amplitude da onda luminosa, menor é a Intensidade da luz.
Cor da Luz
A cor da luz está relacionada com a frequência de vibração da onda luminosa:
Cor
Imagem do livro "FQ8 - Sustentabilidade na Terra - Edições ASA".
Menor frequência corresponde a cores próximas do vermelho;
Maior frequência corresponde a cores próximas do violeta.
Quanto maior a frequência da luz, maior a quantidade de energia que esta transporta.
O Espectro Electromagético
O espectro eléctromagnético é o conjunto de radiações electromagnéticas conhecidas. De todas as radiações electromagnéticas, apenas a luz é captada pelo olho humano. Existem contudo outras radiações muito importantes, mas que o nosso olho não consegue captar:
Imagem do livro "FQ8 - Sustentabilidade na Terra - Edições ASA".
As Radiações com menor frequência, e por isso com menor energia, são as Ondas Rádio;
As Radiações com maior frequência, e por isso com maior energia, são os Raios ϒ (Raios Gamma);
A Luz Visível é a única que os nossos olhos são capazes de detectar.
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 (1643 - 1727)
Dispersão de um raio de luz branca por um prisma óptico.
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:
Luz e Cor
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 dos Objectos
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:
Vermelho
Verde
Azul
Amarelo
Violeta
Azul Claro
Objectos Brancos e Objectos Pretos
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.
Objectos Brancos
Os objectos brancos reenviam todas as cores da luz branca.
Objectos Pretos
Os objectos pretos não reenviam nenhuma das cores da luz branca.
A Reflexão da Luz
No nosso dia-a-dia estamos habituados a ver reflexos, quer seja uma paisagem reflectida na água de um lago ou o nosso próprio reflexo ao espelho:
A Reflexão ocorre quando a luz que incide numa superfície é reenviada por essa superfície. Por exemplo, a luz da lanterna apresentada na imagem seguinte incide numa superfície que a reenvia - reflecte:
Reflexão Regular e Reflexão Irregular (Difusão) da Luz
A reflexão regular da luz ocorre em superfícies lisas e polidas. A luz é reflectida numa só direcção.
Reflexão Regular da Luz
A reflexão irregular da luz ocorre em superfícies rugosas. A luz é reflectida em várias direcções.
Reflexão Irregular ou Difusão da Luz
As Leis da Reflexão
Sempre que um raio de luz incide numa superfície reflectora, é possível prever em que direcção será reflectido, se soubermos as Leis da Reflexão. Considera um raio de luz que incide num espelho:
Para prever a direcção do raio reflectido, devemos:
Traçar uma linha normal (perpendicular) ao espelho no ponto de incidência da luz ...
Com o transferidor, medir o ângulo entre o raio incidente e a linha normal ...
O raio reflectido estará do outro lado da linha normal e, em relação à normal, terá o mesmo ângulo que o raio incidente ...
4.º - Agora só falta traçar o raio reflectido ...
Assim, podemos escrever as seguintes leis - as Leis da Reflexão -, que se aplicam a todos os casos em que ocorre a Reflexão da Luz.
As Leis da Reflexão
1.ª Lei - O raio incidente, o raio reflectido e a normal ao espelho no ponto de incidência estão no mesmo plano;
2.ª Lei - O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.
Aplicação das Leis da Reflexão
As leis da reflexão podem sempre ser utilizadas para prever o trajecto do raio reflectido, em qualquer situação:
Ao ser reflectido, o raio de luz ...
... muda de direcção;
... muda de sentido.
... muda de direcção;
... muda de sentido.
Ao ser reflectido, o raio de luz ...
... não muda de direcção;
... muda de sentido.
... não muda de direcção;
... muda de sentido.
