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Óptica

 

 

Óptica:  É a parte da Física que estuda a luz e os fenômenos luminosos. Seu desenvolvimento se deu a partir da publicação da Teoria Corpuscular da Luz, por Isaac Newton, teoria que admitia que a luz era formada por um feixe de partículas.
          Define-se luz como sendo o agente físico que sensibiliza nossos órgãos visuais. 
          A Luz é uma onda eletromagnética e sua velocidade no vácuo é de aproximadamente 3,0 x 105 km/s , a óptica é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionados à luz. Essa parte da física é muito presente no cotidiano, sua aplicação vai desde o uso dos óculos ao uso dos mais eficientes e sofisticados equipamentos utilizados para pesquisas científicas como, por exemplo, os aparelhos de telescópio e microscópio. São algumas das aplicações da óptica:

  •          Na correção de defeitos visuais;

  •          Na construção de instrumentos de observação como, por exemplo, os telescópios e microscópios;

  •          Em câmeras fotográficas e na cinematografia.

         Entre muitas outras aplicações.

        
A óptica é dividida em: 

1)
 Óptica Geométrica:  Estuda os fenômenos luminosos baseados em leis empíricas (experimentais), que são explicados sem que haja necessidade de se conhecer a natureza física da luz. A óptica geométrica usa como ferramenta de estudo a geometria. Nessa parte são estudados os fenômenos ópticos relacionados às trajetórias seguidas pela luz. Para isso é necessária a noção de raio de luz e as leis que regulamentam o comportamento desses raios.

2)
 Óptica Física: Estuda a compreensão da natureza física da luz e fenômenos como interferência, polarização, difração, dispersão entre outros. E a parte da óptica que estuda os fenômenos ópticos, levando em conta a teoria sobre a composição da luz.

Raios de Luz:

        São linhas que representam a direção e o sentido de propagação da luz. A idéia de raios de luz é puramente teórica, e tem como objetivo facilitar o estudo. 
          Um conjunto de raios de luz, que possui uma abertura relativamente pequena entre os raios, é chamado de Pincel Luminoso. 
          O conjunto de raios luminosos, cuja abertura entre os raios é relativamente grande, é chamado Feixe Luminoso. 
         

Fontes de Luz:
          As fontes de luz são corpos capazes de emitir luz, seja ela própria ou refletida. Fontes de luz podem ser classificadas em:   

 

Fontes de luz Primárias:

          São fontes de luz que emitem luz própria. Elas podem ser: 


Incandescentes: Quando emitem luz a altas temperaturas.  Ex: O Sol, a chama de uma vela e as lâmpadas de filamento. 
Luminescentes: Quando emitem luz a baixas temperaturas. As fontes de luz primária luminescentes poder ser fluorescentes ou fosforescentes. 
Fluorescentes: emitem luz apenas enquanto durar a ação do agente excitador. Ex: Lâmpadas fluorescentes. 
Fosforescentes: Emitem luz por um certo tempo, mesmo após ter cessado a ação do excitador. Nessas fontes de luz a energia radiante é proveniente de uma energia potencial química.  Ex: Interruptores de lâmpadas e ponteiros luminosos de relógios. 
 

Fontes Secundárias 
         São aquelas que emitem apenas a luz recebida de outros corpos.  Ex: Lua, cadeiras, roupas, etc. 


  Princípios da óptica geométrica 

 

Lei da Propagação Retilínea da Luz 
         Nos meios homogêneos e transparentes a luz se propaga em linha reta .

Lei da Independência dos Raios Luminosos
         Quando raios luminosos se cruzam, cada um deles segue seu trajeto como se os outros não existissem. 

        

A Cor e a Frequência da Luz

          Os experimentos realizados por Young foram feitos ao ar livre, sendo assim, os comprimentos de onda correspondem à luz se propagando neste meio. Sabemos que a velocidade da luz no ar é igual a 3,0 x 108 m/s, logo, podemos utilizar a equação que relaciona freqüência, comprimento e velocidade de uma onda que é:

f= v/λ

         Através dessa equação podemos calcular a frequência de cada cor como, por exemplo, as freqüências das cores vermelho e violeta, as quais são, respectivamente: 4,6 x 1014 hertz 6,7 x 1014 hertz. Como frequência e comprimento de onda são grandezas inversamente proporcionais, fica evidente que a cor violeta que tem a maior frequência tem o menor comprimento de onda em relação à cor vermelha que tem menor frequência e, portanto, maior comprimento de onda. 

        A experiência comprova que a cor de um feixe de luz monocromático não se altera quando ela passa de um meio transparente para outro. O que ocorre é que quando o feixe de luz passa de um meio para outro, tanto o comprimento de onda quanto a velocidade tem seus valores alterados, mas a frequência não se altera e, portanto, permanece sempre a mesma. É por esse motivo que se recomenda que um feixe de luz seja caracterizado pela sua frequência e não por seu comprimento de onda ou velocidade com que se propaga. 

A luz é um movimento ondulatório que possui frequências muito altas (cerca de 1014 hertz) e cada cor que compõe a luz branca possui uma frequência diferente. 

         Na época que Young realizou o experimento, que demonstrou de forma quase definitiva que a luz é um movimento ondulatório, faltava descobrir qual a natureza da luz. Anos mais tarde, o físico escocês James Clerk Maxwell conseguiu mostrar que a luz é uma onda de natureza eletromagnética, ou seja, a mesma natureza dos raios X, das ondas de rádio, etc.

 

Adaptado para fins didático por CelinaCea

 

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