Luz

Como os nossos olhos percebem as formas e cores? A resposta a essa pergunta se encontra nos nossos olhos e nas propriedades da luz. Antes de aprendermos essas propriedades precisamos entender alguns conceitos.

Corpos luminosos

A natureza da luz ainda não é muito bem compreendida. Sabe-se apenas que a luz é uma forma de transmissão da energia luminosa. Essa energia é produzida naturalmente pelo Sol e todas as outras estrelas do Universo e artificialmente pelas lâmpadas e velas.Todos os objetos que emitem luz própria, sendo natural ou não, são chamados de corpos luminosos. A grande maioria dos corpos que nos cercam são, no entanto corpos iluminados. A mesa, o livro, a poltrona, e as pessoas que enxergamos são todos corpos iluminados.

Nós só enxergamos os objetos se de alguma forma a luz chegar aos nossos olhos. Os corpos que são luminosos emitem luz que chega aos nossos olhos, nos fazendo enxergar. Já os corpos iluminados refletem a luz que recebem e esta alcançando os nossos olhos nos fazem enxergar.

Feixe de luz

A luz se propaga através de ondas eletromagnéticas em linha reta. Chamamos de raio luminoso a reta que indica a direção de propagação da luz. Um conjunto de raios luminoso que possuem a mesma direção e sentido é chamado de feixe luminoso. Observe a luz entrando por uma fresta nesta janela. Olha como a sua trajetória é reta.

As ondas eletromagnéticas que propagam a luz possuem também uma velocidade. Essa velocidade será diferente dependendo do meio onde ela se propaga. No ar estima-se que ela seja igual a 300.000 Km/s. É devido a essa velocidade tão alta que primeiro vemos o raio e depois ouvimos o trovão, já que a luz se propaga a 300.000 Km/s e o som a 340m/s.

Comprimentos de ondas

As diferenças dessas ondas, quanto ao seucomprimento determinam quais serão percebidas pelos nossos olhos e como serão percebidas. As ondas luminosas que enxergamos estão entre 0,4 mm e 0,7mm. São as variações no comprimento dessas ondas, sem, no entanto, passarem de 0,7mm e nem serem menores do que 0,5mm, é que nos fazem enxergar cores diferentes.

Podemos concluir que cada cor possui um comprimento de onda diferente.Os raios X possuem comprimentos menores do que este e as ondas dos fornos microondas e rádio estão acima deste valor, por isso não a enxergamos.Veremos agora quais as propriedades dos corpos iluminados que estão relacionadas com o que enxergamos.

Os corpos iluminados podem ser classificados em transparentes, translúcidos e opacos. Essas diferenças entre os corpos iluminados serão as responsáveis por algumas propriedades da luz que determinam alguns fenômenos, como por exemplo, as cores dos objetos e o fato de enxergarmos. Os corpos transparentes permitem que os raios de luz atravessem de maneira ordenada. Assim percebemos os objetos através deles com clareza e ótima definição.

Já os translúcidos são meios de propagação que permitem a passagem dos raios de luz de maneira desordenada, ou seja, provocam mudança de direção desses raios. Desta forma, quando observamos objetos através desse meio estes apresentam sua forma alterada. A água é um exemplo de corpo translúcido. Existe uma propriedade da luz que está relacionada a objetos translúcidos. Ela é chamada de refração.

A refração ocorre devido a mudança de direção dos raios de luz quando atravessam um corpo translúcido. Essa mudança de direção está relacionada com uma mudança na velocidade de propagação da luz quando os raios atravessam esse corpo. A velocidade de propagação dos raios de luz muda de acordo com o meio no qual as ondas estão se propagando. Quando um feixe de luz atravessa um objeto translúcido ele muda a sua direção, pois, passa por um momento a percorrer um meio diferente do ar, alterando a sua velocidade.

Quando a luz passa do ar para a água, por exemplo, sua velocidade diminui e o feixe de luz muda de direção.

Você já colocou um lápis dentro de um recipiente com água? Ele parece estar quebrado!
Isso acontece devido à mudança de direção do feixe de luz.

Foi devido a propriedade de refração da luz que Isaac Newton descobriu que a luz branca é formada por diferentes cores.

Quando a luz branca incide sobre um prisma de cristal ela sofre duas mudanças de direção: quando passa do ar para o prisma e depois quando vai do prisma para o ar. A luz branca é formada por um conjunto de sete cores. Cada cor se propaga através de ondas luminosas diferentes e é devido a essas diferenças nas ondas de propagação das cores que elas refratam de maneira diferente (elas possuem diferentes comprimentos de onda, lembra-se?).

Ou seja, quando a luz branca, composta por sete tipos de ondas luminosas, cada uma correspondente a uma cor, passa por um prisma, cada onda muda sua direção de uma maneira diferente. Algumas desviam mais para a esquerda, outras mais para baixo e assim por diante.

Devido a isso depois de atravessar o prisma a luz branca se decompõe em diferentes ondas, cada uma de uma cor: vermelho, alaranjada, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

É também devido a diferentes refrações que os arco-íris são formados. Quando chove e faz sol ao mesmo tempo, as cores da luz branca se separam ao passarem através das gotas de chuva, formando assim um arco íris com as mesmas cores observadas quando passamos um feixe e luz branca por um prisma.

Quer conhecer os corpos opacos? Então, venha comigo!

Corpos opacos são aqueles que não permitem a passagem da luz. É o caso da madeira, do cimento das paredes, dos corpos humanos, etc. Existem dois fenômenos ligados aos corpos opacos: a reflexão e absorção da luz.

A reflexão é a propriedade que nos faz enxergar objetos iluminados. A luz quando encontra um objeto opaco no meio do caminho bate nesse obstáculo e retorna. A direção que ela irá retornar dependerá da direção que ela tinha quando encontrou o obstáculo. Observe as figuras ao lado para entender as mudanças de direção dependendo de como o feixe de luz incide no corpo opaco.

Os espelhos também são considerados corpos opacos e é a reflexão da luz que nos permite enxergar a nossa imagem refletida. A reflexão da luz também é responsável por nós enxergarmos a Lua e também pela ocorrência de eclipses lunares e solares.

Na verdade os eclipses ocorrem devido a propriedade dos corpos opacos de não deixarem ser atravessados pela luz e também pela luz se propagar em linha reta.

Observe a figura ao lado e veja como os raios solares não atravessam o corpo, produzindo uma região de sombra, que dará o efeito observado nos eclipses.

A reflexão da luz ainda nos permite enxergar cores diversas. Cada objeto possui propriedades de reflexão distintas que variam de acordo com as cores que ele absorve e aquelas que ele reflete.

Já sabemos que a luz branca é formada por várias cores, não é mesmo? Alguns objetos opacos refletem apenas uma das cores e absorvem as outras que formam a luz branca, nos fazendo enxergar o objeto colorido.

A maioria dos corpos é formada por cores variadas, sendo assim um mesmo corpo possui diferentes propriedades de reflexão.

Corpos pretos, ao contrário do que vimos até agora, absorvem todas as cores e não refletem nenhuma. Quando usamos roupas pretas, boa parte da luz absorvida é transformada em calor, aumentando a temperatura do corpo. É por isso que nos dias quentes é melhor usarmos roupas brancas que refletem a maior parte da luz que nela incide.