A óptica é a área da Física que estuda os fenômenos relacionados à luz e está dividida em geométrica e física. No âmbito da física moderna, há também a quântica que investiga o comportamento corpuscular e quântico da luz e outras radiações. Nesse artigo, você poderá conhecer mais sobre esse campo de estudo.
Óptica: conheça mais sobre essa área da Física
Óptica geométrica
Na óptica geométrica, a luz é interpretada como segmentos de reta (chamados de raios de luz). Esses raios são utilizados para demonstrar a direção e o sentido da propagação da luz. Fenômenos luminosos comuns em nosso dia a dia – como sombras, reflexão da luz e eclipses – podem ser explicados pelos conceitos da óptica geométrica.
Concepção de luz
O conceito de luz, na óptica geométrica, é relativamente simples e permite explicar a formação de imagens em:
- Sistemas ópticos refletores – como espelhos esféricos e planos;
- Sistemas ópticos refratores – como lentes delgadas, prismas entre outros.
Princípios da óptica geométrica
Os princípios da óptica geométrica explicam o comportamento dos raios de luz em situações variadas.
- Princípio da propagação retilínea da luz – raios de luz se propagam em linha reta.
- Princípio da independência dos raios de luz – dois raios que se cruzam, atravessam um ao outro como se ambos não existissem.
- Princípio da reversibilidade dos raios de luz – o sentido da propagação dos raios de luz é reversível.
Óptica ondulatória
Na óptica ondulatória, a luz é interpretada como sendo uma onda eletromagnética com comprimento e frequência bem definidos. Essa área permite explicar fenômenos que não podem ser explicados pelos conceitos da óptica geométrica como:
- Interferência;
- Difração;
- Polarização, entre outros.
Conceitos fundamentais da óptica
A seguir você poderá saber mais sobre os conceitos mais importantes da óptica.
Fontes de luz
Qualquer corpo que emana luz é chamado de fonte de luz. Há, basicamente, dois tipos de fontes de luz: fontes primárias e fontes secundárias.
Fontes primárias
Também chamados de corpos luminosos, as fontes primárias são aqueles corpos que produzem luz. Há diferentes processos que podem resultar na produção de luz como a termoluminescência e a luminescência. Estão envolvidos diferentes fenômenos de emissão de luz em baixas temperaturas.
Confira exemplos de fontes primárias:
- Sol e outras estrelas;
- Lâmpada acesa;
- Chama de uma vela.
Fontes secundárias
Nessa categoria estão os corpos iluminados, aqueles que apenas refletem a luz incidente sobre eles.
Confira exemplos de fontes secundárias:
- Lua;
- Vegetais;
- Seres humanos.
Fontes puntiformes e fontes extensas
As fontes de luz podem ser classificadas em relação à forma como a luz emerge dos corpos e também como puntiformes e extensas.
Fontes puntiformes
Fontes com dimensões desprezíveis, isto é, pequenas em relação ao observador.
Confira exemplos de fontes puntiformes:
- Estrelas;
- Lanterna acesa a muitos quilômetros de distância;
- O pixel na tela de uma televisão.
Fontes extensas
As fontes que apresentam dimensões comparáveis às do cenário que está sendo iluminado.
Confira exemplos de fontes extensas:
- Sol e Lua.
A óptica e as cores
Parte da luz branca que incide sobre um objeto é absorvida por ele. A parte da luz que foi absorvida pode ser transmitida diretamente para os átomos. O resultado é que os átomos são excitados e isso lhes fornece energia térmica, por exemplo.
Porém, parte da luz que incidiu será refletida, essa parte define a cor dos corpos iluminados. Sendo assim, ao olharmos para uma blusa vermelha, a vemos dessa cor porque os seus átomos têm a capacidade de absorver a luz vermelha.
As cores podem ser definidas como a interpretação do cérebro para os estímulos visuais. O olho do ser humano consegue detectar um intervalo de frequências de ondas eletromagnéticas chamado de radiação visível. Esse intervalo se estende entre o infravermelho e a radiação ultravioleta.
Meios ópticos
Os meios ópticos podem ser:
- Transparentes – meios em que a luz é transmitida com pouca ou nenhuma perda de intensidade. Podemos enxergar com nitidez através deles. Ex: vidro e vácuo.
- Translúcidos – meios em que a luz é transmitida parcialmente. Não podemos enxergar com nitidez através deles. Ex: papel vegetal, névoa, vidro fosco.
- Opacos – meios em que a passagem da luz é interrompida pela reflexão ou absorção. Ex: metais, ossos, paredes.
Sistemas ópticos
Esses meios têm formas e tamanhos diferentes. Eles são utilizados para a manipulação da direção de propagação da luz. Podem ser:
- Sistemas ópticos refletores – superfícies polidas como espelhos planos e esféricos, entre outros.
- Sistemas ópticos refratores – como dioptros planos, lentes esféricas convexas e côncavas, entre outras.
Fenômenos ópticos
Os fenômenos ópticos são eventos decorrentes da interação da luz com a matéria.
- Reflexão – a luz incide em uma superfície refletora e volta para o seu meio de propagação de origem.
- Refração – consiste na passagem da luz por dois meios de diferentes índices de refração.
- Absorção – nesse caso uma parte ou até toda a luz incidente sobre um corpo é absorvida.
- Transmissão – processo em que a luz atravessa um meio óptico transparente ou translúcido.
- Difração – nesse fenômeno a luz atravesse uma fenda de dimensões parecidas com seu comprimento de onda.
- Interferência – regiões de alta ou baixa intensidade luminosa são produzidas pela diferença de fase entre duas ou mais ondas.
- Polarização – processo que seleciona a direção de oscilação do campo elétrico de uma onda eletromagnética.
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