A luz

Porque é que vemos os objectos?

Nós vemos os objecto porque existe luz para iluminar o objecto.

A luz chega aos nossos olhos através de um triângulo de visão, ou seja o corpo luminoso envia luz através dos raios luminosos e iluminam o objecto, este por sua vez projecta a luz para os nossos olhos.

P.S. Um corpo luminoso produz a sua própria luz, ao contrário de um corpo iluminado que reflecte ou transmite a luz que recebe dos outros.

Fontes de luz

As fontes podem ser naturais, é o caso das estrelas e dos pirilampo, ou artificiais que é o caso das lâmpadas e dos lasers.

Lasers

Classificação dos feixes quanto ao modo de propagação
A luz propaga-se em linha recta e radialmente em todas as direcções.
Cada uma das direcções rectilíneas segundo o qual se propaga a luz chama-se raio luminoso, a um conjunto desses raios dá-se o nome de feixe luminoso.

Classificação dos materiais quanto há passagem de luz

Os materiais podem ser opacos se a não os atravessa, translúcido se só uma parte da luz é que o consegue atravessar, ou então transparente caso a luz o atravesse totalmente.

Devido à propagação rectilínea da luz, sempre que um feixe de luz é interceptado por um material opaco, surge uma sombra e uma zona de penumbra. A sombra é totalmente escura por que não luz nenhuma A penumbra é escura mas não totalmente, pois apresenta uma claridade variável, da zona penumbra vê-se uma parte da fonte luminosa.

Reflexão da luz

A reflexão da luz é a mudança de direcção ou de sentido que ocorre quando os rais luminosos incidem em certas superfícies. Nas superfícies polidas, como os espelhos, ocorre a reflexão regular da luz, ou apenas reflexão da luz. Nas superfícies rugosas, como os tapetes, ocorre a reflexão difusa da luz, ou simplesmente difusão da luz.


Leis da reflexão

• O raio incidente, o raio reflectido e a normal estão no mesmo plano;
• Os ângulos de incidência e de reflexão são iguais, ou seja tem a mesma amplitude

Formações de imagens em cada tipo de espelho

Os espelhos são superfícies polidas que reflectem  regularmente a luz e, por isso, permitem obter imagens nítidas dos objectos. Existem vários tipos de espelho mas eu só vou falar dos espelhos planos e esféricos.

Espelhos planos

As imagem obtidas em espelhos planos tem as seguintes características:

• são direitas e do mesmo tamanho que o objecto;
• estão à mesma distância do espelho que o objecto;
• são virtuais, pois não se conseguem projectar num alvo;
• são lateralmente invertidas (simétricas), isto é, a parte esquerda da imagem corresponde à parte direita do objecto.

Espelhos esféricos

Os espelhos esféricos podem ser côncavos ou convexos. Nos espelhos côncavos, a superfície polida é a parte interior de uma superfície esférica. No espelhos convexos, a superfície polida é a parte exterior de uma superfície esférica.

As imagens obtidas em espelhos convexos tem as seguintes características:

• É direita e menor que o objecto;
• Simétrica do objecto em relação ao espelho;
• Virtual, pois parece formar-se atrás do espelho.

As imagens obtidas em espelhos convexos tem as seguintes características:

• É direita e maior que o objecto;
• Direita
• Virtual

Refracção da Luz
A refracção é a mudança de direcção de uma a onda ao atravessar a fronteira entre dois meios com diferentes índices de refracção. A refracção modifica a velocidade da propagação e o comprimento da onda, mantendo uma propagação directa. Ou seja mais especificamente a refracção ocorre quando a luz passa de um meio óptico para outro, onde a velocidade de propagação é diferente.

Quando a luz passa para um meio mais denso, exemplo do ar para a água, o raio aproxima-se da normal. Mas quando a luz passa para uma meio menos denso, exemplo do vidro para o ar, o raio afasta-se da normal.
Devido à refracção da luz, um objecto submerso parece estar mais próximo da superfície do que realmente está.

Reflexão Total
A reflexão total ocorre quando a luz, vindo do meio mais denso, incide na superfície\ de separação dos dois meios com um ângulo de incidência superior ao ângulo critico.
Ângulo critico - é o ângulo de incidência  para o qual o ângulo de refracção é de 90º

Fibras ópticas

As fibras ópticas são tubos finíssimos feitos de vidro ou de plástico, nos quais a luz se propaga sem se transmitir para o exterior, devido ao fenómeno de reflexão total.

Nas fibras ópticas ocorre uma reflexão devido ao ângulo de incidência ser maior que o ângulo critico.

As fibras ópticas tem aplicações nas televisões de cabo, nas telecomunicações, na medicina e etc.

 

Lentes

As lente são meios ópticos transparentes em que uma das superfícies é curva. As lentes podem ser convergentes ou divergentes.

Lentes convexas ou convergente

As lentes convergentes possuem bordos delgados e têm maior espessura no centro, fazendo convergir os raios de luz paralelos ao eixo principal (real).

As imagens podem ser reais, invertidas e maiores do que o objecto.

Lentes côncavas e divergentes

As lentes divergentes possuem bordos mais espessos do que no centro, fazendo divergir os raios paralelos ao eixo principal, de modo que o prolongamento dos raios refractados para trás da lente se encontram num ponto: o foco principal (virtual).

As imagens são sempre virtuais, direitas e menores do que o objecto.

O olho

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 do cristalino se adaptar chamamos de poder de acomodação.

Funcionamento do olho

Os raios de luz provenientes dos objectos que nos rodeiam entra dentro do nosso olho, passando pela córnea, pela pupila e depois atravessando o cristalino, para se formar sobre a retina. A imagem formada é uma imagem invertida, pois os raios de luz cruzam-se dentro do nosso olho. é o cérebro que interpreta e descodifica estes sinais que lhe chegam através do nervo óptico, de forma a que possamos ver correctamente.

Constituintes do olho

O globo ocular recebe este nome por ter a forma de um globo, que por sua vez fica acondicionado dentro de uma cavidade óssea e protegido pelas pálpebras. Possui no seu exterior seis músculos que são responsáveis pelos movimentos oculares e também três camadas concêntricas unidas entre si com a função de visão, nutrição e protecção.

Existe ainda o humor aquoso que é um líquido incolor e que existe entre a córnea e o cristalino. O humor vítreo é uma substância gelatinosa que preenche todo o espaço interno do globo ocular também entre a córnea e o cristalino. Desta forma é possível manter a forma esférica do olho.

O cristalino é uma espécie de lente que fica dentro de nossos olhos. Está situado atrás da pupila e orienta a passagem da luz até à retina. A retina é composta por células nervosas que levam a imagem através do nervo óptico para que o cérebro as interprete.

O olho ainda apresenta, as pálpebras, as sobrancelhas, as glândulas lacrimais, os cílios e os músculos oculares. A função dos cílios ou pestanas é impedir a entrada de poeira e o excesso da luz. As sobrancelhas também têm a função de não permitir que o suor da testa entre em contato com os olhos.

A membrana conjuntiva é uma membrana que reveste internamente duas dobras da pele que são as pálpebras. São as responsáveis pela protecção dos olhos e por espalhar o líquido que conhecemos como lágrima. Esse líquido é produzido nas glândulas lacrimais e a sua função é lavar e lubrificar o nosso olho.

Defeitos de visão
A maioria dos problemas de visão deve-se a anomalias de focagem da luz na retina, sendo consideradas anomalias refractivas. Os problemas de visão mais comuns são a miopia, a hipermetropia, o astigmatismo e a presbiopia.

Miopia
Na miopia, a imagem dos objectos distantes é focada à frente da retina e não sobre ela. A miopia é consequência de um globo ocular demasiado longo ou do cristalino demasiado convergente. É corrigida com lentes divergentes.

Hipermetropia
Na hipermetropia, a focagem da imagem dos objectos é feita atrás da retina, devido a uma deficiência no globo ocular ou devido a um cristalino pouco convergente. É corrigida com lentes convergentes.

Astigmatismo

O astigmatismo está associado a curvatura irregular da córnea. Este desajuste faz com que a luz se refracte em vários pontos de retina em vez de se focar em apenas um, originando uma focagem deficiente.

Presbiopia
A presbiopia, ou «vista cansada», surge quando o cristalino perde a capacidade de focar os objectos devido à rigidez dos músculos. Manifesta-se na dificuldade em realizar tarefas que exijam uma visão muito próxima.

Dispersão da Luz branca

O fenómeno que ocorre quando a luz branca se decompõem nas diferentes radiações monocromáticas.

Ao incidir luz solar (branca) numa das faces de um prisma, a luz refracta-se, sofrendo uma decomposição nas cores do arco-íris (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta)

Espectro da Luz branca

O espectro da luz branca é o conjunto radiações de corea (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta).

Cores da Luz

Pode obter-se luz de qualquer cor a partir da sobreposição das três cores primárias da luz - vermelho, verde e azul. A sobreposição de duas cores primárias da luz origina uma cor secundária:

• Vermelho + Verde = Amarelo
• Vermelho + Azul = Magenta
• Verde + Azul = Ciano

Cor dos Objectos Opacos 

Os matérias opacos são aqueles que não permitem que a luz os atravesse, absorvendo ou reflectindo, total ou parcialmente, todas as radiações que recebem.

Os objectos  pretos são aqueles que absorvem todas as radiações do espectro visível.

Os brancos reflectem todas as radiações do espectro visível.

A luz como onda electromagnética

 A luz é uma onda electromagnética e, como tal, propaga-se no vazio. Pode definir-se período, frequência, comprimento de onda e amplitude.

Espectro Electromagnético

Além da luz visível, existem outros tipos de ondas electromagnéticas, como os raios X, as radiações ultravioletas e infravermelhos.

Ao conjunto das várias radiações electromagnéticas chama-se espectro electromagnético.

Quanto maior for a frequência da radiação, maior é a energia que lhe está associada. No espectro electromagnético, estão representados várias radiações por ordem crescente dse energia (da esquerda para a direita).