Óptica – parte 2

Sombra e penumbra

As sombras são regiões com ausência total de luz, e a sua formação é explicada pelo fato da propagação retilínea da luz.

Vejamos o esquema abaixo: uma fonte pequena (puntiforme) de luz ilumina um objeto opaco; a região atrás do objeto não recebe luz sendo, portanto, uma região de sombra, que pode ser projetada em um anteparo.

Sombra e penumbra

Caso a fonte de luz seja uma fonte extensa teremos, além da formação da sombra, uma região em torno à “meia-luz”, ou seja, pouco iluminada.

Essas regiões são chamadas de penumbra.

Eclipses

Um eclipse ocorre quando um corpo celeste entra na sombra de outro, desaparecendo por certo tempo.

Os eclipses também ocorrem pelo fato da luz se propagar em linha reta.

Eclipse solar:

OBS: nos eclipses, as sombras são chamadas de “umbra”.

Eclipse solar total

Ocorre quando a Lua consegue encobrir completamente o disco solar. Durante um eclipse solar total, é possível observar a coroa solar, constituída de plasma e com temperatura aproximada de 2.000.000 °C! Esta fase do eclipse dura no máximo 7 minutos e meio, enquanto no total um eclipse solar pode durar mais de 2 horas.

Eclipse solar total – Chile, 2019

Eclipse anular do sol

Ocorre quando a lua se encontra muito distante e não consegue encobrir completamente o disco solar.

Eclipse parcial do sol

Ocorre quando apenas parte do disco solar está encoberto.

Eclipse lunar

Ocorre quando a Lua passa pela sombra da Terra, ocorre somente em noites de lua cheia.

Um eclipse total da Lua dura aproximadamente 1 hora e 40 minutos.

Eclipse lunar

Fases da Lua

A Lua sempre despertou um fascínio no imaginário da humanidade, que criou uma série de superstições e crendices populares em torno das fases desse corpo celeste.

O lobisomem, que é a crença da transformação do homem em lobo, sofre metamorfose na lua cheia.

O cabelo cresce mais forte e saudável quando o corte é feito também na lua cheia.

Uma simpatia pode ser feita na lua nova para conseguir um namorado.

Fases da Lua

Apesar dessas crendices, as fases da Lua são apenas fenômenos físicos. A Lua é um satélite que executa um movimento aproximadamente circular em torno da Terra, completando uma volta em 28 dias. A Lua é vista por meio da reflexão da luz do Sol na sua superfície.

É possível notar que a cada semana a aparência da Lua muda, ou seja, ela pode se apresentar completamente iluminada pelo Sol (lua cheia), parcialmente iluminada (lua crescente ou minguante) ou simplesmente desaparecer do céu (lua nova). Esses fenômenos ocorrem devido a sua translação ao redor da Terra. O esquema a seguir resume as situações descritas.

Fases da Lua

Fenômenos relacionados à luz

Basicamente, a luz experimenta 3 fenômenos, que são responsáveis por todos os fenômenos luminosos que conhecemos.

São eles: reflexão, refração e absorção.

Fenômenos relacionados à luz

A reflexão ocorre quando a luz viaja em um meio (como o ar) e encontra um obstáculo, retornando para o mesmo meio.

A refração ocorre quando a luz atravessa uma superfície e passa a se propagar em outro meio (como do ar para a água.)

A absorção ocorre quando parte da luz é absorvida pela superfície entre os dois meios. A energia absorvida é transformada em calor.

Fenômenos relacionados à luz

Os três fenômenos podem ocorrer ao mesmo tempo, como na superfície de um lago.

Reflexão da luz

Existem dois tipos de reflexão:

Reflexão regular: Ocorre quando a superfície do objeto é plana e regular. Os feixes de luz que incidirem paralelos sobre a superfície retornam da mesma forma.

É o que acontece quando nos olhamos em um espelho plano, por exemplo.

Reflexão da luz

Reflexão difusa: Ocorre quando a superfície do objeto é irregular. Os feixes paralelos que incidem sobre a superfície, nesse caso, retornam em todas as direções.

A reflexão difusa ocorre na água e nas superfícies em geral.

Lei da reflexão

O ângulo de incidência da luz é igual ao ângulo de reflexão ( i = r). Esse ângulo é medido em relação à reta perpendicular à superfície, chamada Normal.

Lei da reflexão

Portanto, se a luz incidir fazendo um ângulo de 45°, ela será refletida fazendo também 45° com a Normal.

Curiosidade!

A fibra óptica é um fio fino de vidro de certa flexibilidade. Ela revolucionou as comunicações, por ter uma série de vantagens. Uma delas é a de ser imune à interferências eletromagnéticas e de possuir capacidade de transportar altíssimos volumes de informação.

A reflexão da luz ocorre dentro da fibra óptica. A luz sofre sucessivas reflexões dentro da fibra, viajando de ponta a ponta.

Imagem virtual e imagem real

Imagem virtual: ocorre quando nos observamos em um espelho plano, por exemplo.

É uma imagem vista somente no sistema óptico (espelho ou lente) e que não pode ser projetada em nenhuma superfície, como em uma parede.

Imagem virtual e imagem real

Imagem real: ocorre em salas de cinema, por exemplo.

Além de serem vistas no sistema óptico (espelho ou lente), as imagens reais podem ser projetadas, seja em uma parede, tela ou folha de papel.

Espelhos planos

Estão presentes em diversos lugares em nosso cotidiano:

• no banheiro de nossas casas;

• em guarda-roupas;

• em espelhos retrovisores de veículos;

• em lojas de roupa;

• em salões de cabeleireiros;

• etc.

são superfícies onde os raios de luz incidentes sofrem reflexão regular.

Formação de imagens nos espelhos planos

Nos espelhos planos, a luz sofre reflexão regular.

A imagem que vemos é virtual (está “presa” dentro do espelho e não é projetável).

E a imagem é construída pelo prolongamento dos raios refletidos dentro do espelho. Veja a figura:

Características de um espelho plano

Se nos aproximamos de um espelho plano, nossa imagem também se aproxima dele; se nos afastamos, assim também acontece com nossa imagem; a imagem sempre possui o mesmo tamanho do objeto.

Características de um espelho plano

Em um espelho plano, o objeto e a imagem são figuras enantiomorfas, ou seja, invertidas lateralmente.

O lado esquerdo de um objeto vira o lado direito da imagem formada e vice-versa.

Características de um espelho plano

Essa característica explica o porquê de veículos como ambulâncias e caminhões de bombeiros possuírem adesivos colados ao contrário em suas carrocerias, para facilitar a vida de quem os ver no espelho retrovisor e assim ceder passagem mais rapidamente.

Associação de espelhos planos

Quando dois espelhos planos estão associados eles formam um ângulo α entre si. Dependendo do ângulo entre eles, o número N de imagens formadas muda, e pode ser calculado por

Associação de espelhos planos

Na associação abaixo temos quatro imagens formadas (N = 4) . Qual é o ângulo entre os espelhos?

4 = 360

𝛼 − 1

5 = 360

𝛼

α = 72°