Luz

• Sinais luminosos

Um sinal luminoso é toda e qualquer forma de comunicar usando a luz. Os sinais luminosos são usados em faróis, semáforos, anúncios, etc.

• Propagação da luz 

 A luz propaga-se em linha recta e radialmente em todas as direcções num meio isotrópico.

 A luz propaga-se em linha recta em todas as direcções, sempre que a sua velocidade de propagação seja constante num dado meio - meio isotrópico.

  Cada uma das direcções rectilíneas segundo a qual se propaga a luz chama-se raio luminoso.  Ao conjuntos de raios solares chama-se feixe luminoso. As fontes luminosas emitem feixes de raios luminosos.

• Classificação dos feixes luminosos 

- Convergentes (o feixe de luz converge (concentra-se) num só ponto)

Ex.: os raios incidem numa lupa e convergem para um só ponto.

- Divergente (o feixe de luz diverge a partir de um ponto da fonte)

Ex.: a luz dos faróis do carro divergem.

- Paralelos (o feixe de luz propaga-se sempre com os raios paralelos entre si).

Ex.: A luz incide sobre a cantora 

• Ao propagar-se, a luz pode atravessar materiais transparentes e translúcido, mas não atravessa os materiais opacos. 

- Material opaco - quando o material recebe toda a luz e não se vê o que esta a traz,  ou seja, a luz não atravessa o material;

- Material translúcido - quando pouca parte da luz atravessa o material, vendo-se apenas uma sombra;

- Material transparente - quando o material recebe a luz e atravessa o material transmitindo parte da luz.

 Devido à propagação rectilínea da luz, sempre que um feixe de luz é interceptado por um material opaco, surge uma zona de sombra ou umbra e uma zona de penumbra. A sombra é totalmente escura porque não recebe luz nenhuma; da zona de sombra não se vê a fonte luminosa. A penumbra não é totalmente escura, apresenta uma claridade variável; da zona de penumbra vê-se uma parte da fonte luminosa.

• Corpos luminosos e iluminados 

 As fontes de luz podem ser: naturais (ex.: sol, estrelas, pirilampo...) ou artificiais(ex.: lâmpadas, lanternas, lazeres...).

 Todos os corpos que produzem ou têm luz própria são denominados corpos luminosos.  Outros objectos que não possuem luz própria chama-se corpos iluminados ou não-luminosos. Estes reflectem ou transmitem a luz que recebem de um corpo luminoso.   

• Triângulo da visão  

 Ver um objecto implica a existência de três aspectos fundamentais, que constituem otriângulo da visão: o objecto, uma fonte luminosa que ilumine o objecto e um retector de luz.

Triângulo da visão 

• Reflexão da luz 

A reflexão da luz é a mudança de direcção ou de sentido que ocorre quando os raios luminosos incidem em certas superfícies, continuando a luz a propagar-se no mesmo meio (meio óptico). Nas superfícies polidas, como as águas calmas de um lago, ocorre a reflexão regular da luz, que se pode designar simplesmente como reflexão da luz. Nas superfícies rugosas, como as águas agitadas de um lago (depois da queda de uma pedra), ocorre a reflexão difusa da luz ou, simplesmente, difusa da luz. 

• Leis da reflexão da luz

- o raio incidente, o raio reflectido e a normal estão no mesmo plano;

- os ângulos de incidência e de reflexão são iguais (têm a mesma amplitude).

- raio incidente - raio luminoso que incide sobre a superfície.

- raio reflectido - raio luminoso que é reflectido pela superfície.

- normal - linha imaginária que é perpendicular  à superfície no ponto de incidência.

- ângulo de incidência - ângulo definido pela normal e pelo raio incidente. 

- ângulo de reflexão - ângulo definido pela normal e pelo raio reflectido.

Quando a superfície é polida, todos os raios paralelos de um feixe são desviados na mesma direcção e ocorre a reflexão regular da luz. Quando a superfície é rugosa, os raios paralelos de um feixe são desviados em direcções diferentes, porque em todos os raios daquele incidem com o mesmo ângulo, devido às rugosidades da superfície, dá-se a difusão da luz. 

• Formação de imagens num espelho plano 

 As imagens obtidas em espelhos planos têm as seguintes características:

• são direitas e do mesmo tamanho que o objecto;
• estão à mesma distância do espelho que o objecto; 
• são virtuais, pois não se conseguem projectar num alvo;
• são lateralmente invertidas (simétricas), isto é, a parte esquerda da imagem corresponde à parte direita do objecto;

• Espelhos esféricos 

 Os espelhos esféricos podem ser côncavos ou convexos. Nos espelhos côncavos, a superfície polida é a parte interior de uma superfície esférica. Nos espelhos convexos, a superfície polida é a parte exterior de uma superfície.

- a) - côncavo

- b) - convexo 

- R - raio 

- V - vértice 

- F - foco 

- C - centro de curvatura 

 Nos espelhos côncavos, os raios incidem paralelos ao eixo principal, quando são reflectidos convergem para um ponto, que se designa foco principal do espelho.

 Nos espelhos convexos, os raios incidem paralelos ao eixo principal quando são reflectidos divergem. Os prolongamentos dos raios reflectidos encontram-se num ponto, ofoco principal do espelho.

 Este é um foco virtual, porque não pode ser projectado. Forma-se no prolongamento dos raios reflectidos, para trás do espelho.

 As características das imagens obtidas com espelhos côncavos depende da posição do objecto em relação ao espelho. Nos espelhos convexos, as características da imagem não dependem da distância entre o objecto e o espelho.

• Refracção da luz

 A refracção da luz é o fenómeno que ocorre quando a luz passa de um meio óptico para outro, onde a velocidade de propagação é diferente. Em geral quando a luz é refractada dofre uma mudança de direcção.

-  Raio incidente - raio luminoso que incide sobre a superfície de separação dos meios.
-  Raio refractado ou transmitido - raio luminoso que se propaga no segundo meio.
-  Normal - linha imaginária que é perpendicular à superfície no ponto de incidência.
-  (i) ângulo de incidência - ângulo definido pela normal e pelo raio incidente.
- (r ou t) ângulo de refracção - ângulo definido pela normal e pelo raio refractado (transmitido).   


- verifica-se que:

• o raio refractado aproxima-se da normal quando a velocidade no segundo meio é inferior à velocidade no primeiro meio; caso contrário, afasta-se da normal;
• não há mudança de direcção quando o raio incidente é de 0º, ou seja, quando o raio incide perpendicularmente à superfície de separação de meios.

• Reflexão total

 A reflexão total é um fenómeno que ocorre quando a luz incide, com um ângulo superior ao ângulo crítico, na superfície de separação de dois meios, sendo a velocidade de propagação da luz menor no meio onde a luz está a propagar-se.

• Fibras ópticas  

 As fibras ópticas são tubos finíssimos feitos de vidro ou de plástico, nos quais a luz se propaga sem transmitir para o exterior, devido ao fenómeno de reflexão total.

 As fibras têm aplicações nas telecomunicações e na medicina. 

• Lentes

 As lentes são corpos transparentes, limitados por um ou duas superfícies curvas.

- Lentes convexas ou convergentes 

Ex.: lupa

- O centro é expeço e os extremos delgados 

- A imagem depende da distância a que o objecto se encontra. O caso que estamos a estuda o objecto encontra-se entre a lente e o foco e esta é:

• virtual
• direita
• maior do que o objecto 

- Lente côncava ou divergente 

 Ex.: lentes dos óculos das portas exteriores das casas.

- O centro é delgado e os extremos expeços

- A imagem não depende da distância e esta é:

• direita
• virtual
• menor do que o objecto

• Constituição do olho humano

- Humor aquoso

- Humor vítreo 

- Esclerótica 

- Córnea 

- Íris 

- Pupila 

- Cristalino 

- Retina 

- Nervo óptico 

• Defeitos de visão  

 A maior parte dos defeitos de visão devem-se as anomalias na focagem da luz na retina, sendo consideradas por anomalias refractivas. Os problemas de visão mais comuns são:

- Miopia - a imagem é focada à frente da retina (vê-se mal ao longe); Esta é corrigida com lentes divergentes;

- Hipermetropia - a focagem da imagem é feita atrás da retina (vê-se mal ou perto); Esta é corrigida com lentes convergentes;

- Astigmatismo - focagem deficiente devido a curvatura irregular da córnea;

- Presbiopia - o cristalino perde a capacidade de focar.

• Dispersão da luz 

O fenómeno que ocorre quando a luz branca se decompõem nas diferentes radiações monocromáticas.

• Espectro da luz branca 

É o conjunto das radiações de cores (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta).

• Arco-íris 

Este surge devido à dispersão da luz branca nas gotas de água.

• A cor e a luz

Um corpo absorve, reflecte e transmite determinadas radiações 

- cores primárias dos pigmentos 

• amarelo
• ciano (azul claro)
• mangenta

- cores primárias ópticas 

• vermelho 
• verde
• azul

 A sobreposição da luz verde, luz vermelha e luz azul de igual intensidade origina luz branca. A sobreposição de duas cores primárias origina uma cor secundaria:

• vermelho + verde = amarelo
• vermelho + azul = mangenta
• verde + azul = ciano 

 Uma cor primária e uma cor secundária que não lhe deu origem são cores complementares, sobrepondo duas cores complementares obtém-se o branco.

 Os objectos pretos são aqueles que absorvem todas as radiações do espectro visível e os objectos brancos reflectem todas as radiações do espectro visível.

- um objecto opaco apresenta (reflecte) a cor complementar daquela que preferencialmente absorve 

- um objecto transparente apresenta a cor complementar daquela que absorve 

• Luz como onda electromagnética 

 A luz é uma onda electromagnética e, como tal, propaga-se no vazio. Pode definir-se período, frequência, comprimento de onda e amplitude.

 Além da luz vísivel fazem parte do espectro electromagnético muitas outras radiações (ondas de rádio, microondas, infravermelho, ultravioletas, raios x, raios y).