A Luz

•A luz é uma fonte de energia, que tem origem nas fontes luminosas, que se propaga em todas as direcções.•A parte da Física que estuda os fenómenos luminosos chama-se Óptica.•No entanto existem muitas outras fontes luminosas que se podem distinguir:•Fontes Naturais – são aquelas que possuem e emitem luz própria. •Fontes Artificiais – são aquelas que não possuem luz própria, mas através de diversos processos, a energia envolvida transforma-se em energia luminosa, o que permite a sua emissão para o exterior

A Luz

Propagação da luz•A luz propaga-se, a partir das fontes luminosas, em todas as direcções e sempre em linha recta, num meio homogéneo.•Nem todos os materiais se deixam atravessar de igual modo pela luz:•Corpos transparentes – são todos aqueles que se deixam atravessar totalmente pela luz•Corpos translúcidos – são todos aqueles que se deixam atravessar parcialmente pela luz•Corpos opacos - são todos aqueles que não se deixam atravessar pela luz, que é totalmente reenviada•A direcção segundo a qual a luz se propaga chama-se raio luminosos, representado por uma linha recta com uma seta, que nos indica o sentido do raio luminoso.

•Ao conjunto de raios luminosos provenientes da mesma fonte, que se podem propagar na mesma direcção ou em diferentes direcções, chamamos feixe luminoso. 

•Ao conjunto de raios luminosos que mantém a mesma distância entre si designamos por feixe paralelo.                         

                            

•Ao conjunto de raios luminosos que se aproximam uns dos outros e se encontram num ponto designamos por feixe convergente.

  •O feixe divergente é o conjunto de raios luminosos que partem de um ponto ou de uma fonte luminosa e se afastam entre si.

  

Velocidade de propagação da luz •A luz solar atravessa a atmosfera muito rapidamente e sempre em linha recta se for o meio homogéneo.•Algumas evidências do nosso quotidiano ajudam a compreender os diferentes comportamentos que a luz pode revelar, pode apresentar uma natureza corpuscular, ou seja formada por um conjunto de partículas que se designam corpúsculos, que permitem interpretar a intersecção da luz coma a matéria, pode também apresentar uma natureza ondulatória, isto é, comporta-se como uma onda electromagnética, o que permite compreender o facto de não necessitar de um meio material para se propagar.•A luz propaga-se no vazio a uma velocidade de 300000 km/s ou seja 3 vezes 10 elevado a 8 m/s.•Todos os outros meios materiais apresentam diferentes valores de velocidade, uma vez que diferentes meios ópticos, se deixam atravessar de forma diferente pelos raios de luz.

Reflexão da luz•Os raios luminosos podem ser desviados na mesma direcção ou em direcções diferentes. Este fenómeno pode dar origem a duas situações:

•Reflexão regular da luz – é a mudança de direcção ou de sentido na mesma direcção, que os raios luminosos sofrem ao incidir numa superfície polida, continuando a sua propagação no mesmo meio óptico (Ex: um espelho plano reflecte regularmente a luz).

Reflexão irregular da luz ou difusão – é o desvio que os raios luminosos sofrem em diferentes direcções, quando incidem numa superfície rugosa (Ex: uma parede reflecte de forma difusa os raios luminosos nela incidente, é este fenómeno que permite a observação completa de todos os objectos que nos rodeiam).Os dois fenómenos anteriores obedecem a regras designadas por Leis da Reflexão:•O raio incidente, o raio reflectido e a recta normal ao ponto de incidência está ao mesmo plano.•A amplitude do ângulo de incidência é igual á amplitude do ângulo de reflexão.

Determinação do ângulo de reflexãoO ângulo de incidência é o ângulo formado pelo raio incidente e pela recta normal á superfície no ponto de incidência.O ângulo de reflexão é o ângulo de reflexão é o ângulo formado pelo raio reflectido e pela recta normal á superfície no ponto de incidência.

Tipos de espelhos•Os espelhos são superfícies polidas que reflectem regularmente a luz, originando a formação de imagens.•Conforme a superfície é plana ou curta, assim os espelhos se dizem espelhos planos ou espelhos curvos.Estes últimos tomam a designação de espelhos côncavos ou convexos.•Espelhos côncavos – são aqueles que apresentam a curvatura da superfície polida voltada para dentro (Ex: estes espelhos têm aplicações práticas nas lanternas, focos, faróis dos carros, etc.)•Espelhos convexos – são aqueles cuja curvatura da superfície polida se apresenta voltada para fora (Ex: estes espelhos são muito utilizados como ajuda na circulação rodoviária; nos cruzamentos sem visibilidade; nos supermercados, etc.)

Características das imagens•Nos espelhos planos a imagem é:•É virtual (não se consegue projectar no alvo) e parece estar atrás do espelho•É do mesmo tamanho do objecto•A distância do objecto ao espelho é igual é distância da imagem ao espelho•É direita e simétrica•Nos espelhos côncavos se o objecto está próximo do espelho a imagem é:

oÈ virtual (não se consegue projectar no alvo) e parece estar atrás do espelhooÉ direita e simétricaoÈ maior que o objecto e tanto maior quanto mais próximo do espelho estiver o objecto

•Nos espelhos côncavos se o objecto está afastado do espelho a imagem é:oÈ real (consegue projectar-se no alvo)oÉ invertidaoO tamanho da imagem varia conforme a distância do objecto ao espelho

•Nos espelhos convexos a imagem é:oÉ virtual ( não se consegue projectar num alvo) oÉ direita e simétricaoÉ mais pequena que o objecto e tanto mais pequena quanto mais afastado o objecto estiver do espelho

Refracção da luz•A reflexão da luz é um fenómeno óptico que ocorre quando os raios luminosos atravessam diferentes meios ópticos, uma vez que se propagam com valores de velocidade diferentes em cada um dos meios, sofrendo diferentes desvios e mudando de direcção, quando atravessam a superfície de separação de meios diferentes.•Este fenómeno pode ser observado quando estamos dentro de água e vemos a forma distorcida do nosso corpo ou quando colocamos uma colher num copo de água e temos a sensação que está partida.•A refracção da luz também obedece a regras, as chamadas Leis da Reflexão:

oO raio incidente, o raio refractado e a normal á superfície de separação de dois meios transparentes no ponto de incidência situam-se no mesmo plano – plano de incidênciaoQuando a luz se propaga de um meio óptico para outro, a amplitude do ângulo de incidência é diferente da amplitude do ângulo de refracção

LentesLente – é uma porção de material transparente, geralmente de vidro ou e plástico tratado, limitada por duas faces curtas ou uma face curva e outra plana.

Tipos de lentes:•Lentes concavas ou de bordos espessos – são aquelas cujas calotes esféricas, isto é, as faces curvas da lenteNa lente concava, os raios refractados divergem, por isso também é designada de lente divergente ou de bordos largos

•Lentes convexas ou de bordos delgados – são aquelas cujas calotes esféricas se apresentam voltadas para o exterior da lente

Na lente convexa, os raios refractados juntam-se num ponto chamado foco, chama-se por isso, lente convergente ou de bordos delgados.

Características das imagens •Lentes convergentes•As características das imagens obtidas por uma lente dependem da posição do objecto em relação a ela•Se o objecto está entre a lente e o foco, a imagem obtida é: •Virtual•Direita•Maior do que o objecto•Se o objecto está entre o foco e o centro da curvatura a imagem obtida é:

RealInvertidaMaior do que o objecto

•Se o objecto se situa atrás do centro de curvatura a imagem obtida é:RealInvertidaMenor que o objecto

•Lentes divergentes•As imagens obtidas por uma lente divergente são:

VirtuaisDireitasMenores que o objecto

O olho humano e os defeitos de visão•O olho humano é o mais complexo órgão responsável pela visão

No conjunto dos meios transparentes que preenchem o interior do globo ocular destaca-se o cristalino que funciona como uma lente convergente•No olho normal, o feixe luminoso de raios paralelos converge na retina, local onde se forma a imagem do objecto que se apresenta:

oRealoInvertidaoMenor que o objecto

Defeitos de visão e modo de os corrigir•Sempre que a imagem de um objecto não se forma na retina, a sua observação não se faz nitidamente e é necessário recorrer a alguns meios que permitam melhorar a qualidade de visão.

Miopia•É um defeito de visão que ocorre quando o feixe de raios vindo de um objecto converge á frente da retina, quando atravessa o cristalino•Para corrigir este defeito de visão é necessário usar óculos com lentes divergentes adaptadas ao tipo de defeito, para obrigar o feixe de raios luminosos a convergir na retina

Hipermetropia•Este defeito ocorre quando o feixe de raios luminosos vindo do objecto se cruza para trás da retina, após atravessar o cristalino.

Para a sua correcção é necessário usar óculos com lentes convergentes, obrigando assim o feixe de raios luminosos a convergir na retina

Presbitia•É um defeito que surge na visão devido á perda de elasticidade do cristalino e que ocorre com maior incidência numa idade mais avançada•A sua correcção faz-se usando óculos com lentes convergentes e habitualmente lentes bifocais, isto é, a parte inferior das lentes é convergente e a parte superior não apresenta vergência, o que permite melhorar a visão ao perto, podem também ser usadas para a correcção deste defeito de visão lentes progressivas, nas quais a vergência varia da parte inferior para a parte superior da lente.

Antigmatismo•Este defeito surge devido a existência de variações na curvatura da córnea ou do cristalino, diminuindo a qualidade da imagem projectada na retina, por este motivo, as pessoas com este defeito de visão não vêem bem nem ao perto nem ao longe.•A sua correcção faz-se usando óculos com lentes cilíndricas.

Vergência de uma lente•Cada tipo de lente apresenta uma distância diferente do centro ao foco da lente: essa distância focal condiciona o poder convergente ou divergente dessa lente.•A vergência de uma lente ou potência é a medida do poder convergente ou divergente, exprime-se em M menos 1 e designa-se por dioptria (símbolo D). Esta unidade não pertence ao Sistema Internacional de Unidades.A expressão matemática que a traduz é dada por:V= 1 sobre f, sendo V= Vergência da lente e f = distância focal•A vergência de uma lente convergente chama-se convergência•O valor da convergência é positivo•A vergência de uma lente divergente chama-se divergência•O valor da divergência é negativo

Dispersão da luz•A luz branca pode separar-se num conjunto de radiações de cores diferentes, que se apresentam sempre com a mesma sequência (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta)•Quando a luz incide na superfície de separação de dois meios ópticos diferentes e sofre um desvio devido á alteração no valor da velocidade de propagação da luz• O feixe de luz branca sofre refracção e as diferentes cores das radiações propagam-se no ar em simultâneo, formando o aspectro luminoso.•À decomposição da luz branca nas radiações que a constituem chama-se dispersão da luz.

De que factores depende a cor que um objecto apresenta

•Os corpos de cor brancos reflectem todas as radiações do espectro luminoso •Os corpos de cor pretos absorvem todas as cores constituintes do espectro•Os corpos de outras cores absorvem algumas radiações e emitem outras•Quando um corpo é iluminado com luz de outra cor parece mudar de cor

Se nele incidir luz de cor igual ao corpo, observa-se o corpo com a mesma cor

Se num corpo branco incidir luz de qualquer cor, ele apresenta-se com a cor do feixe de luz que nele incide

Se num corpo de qualquer cor, incidir um feixe de luz de cor diferente da sua cor natural

Aparelhos ópticos•Existem vários aparelhos com múltiplas aplicações no nosso dia-a-dia e que muitas vezes são utilizados no sentido de melhorar a nossa qualidade de vida