Lentes de contato são dispositivos utilizados para ampliar ou reduzir o tamanho dos objeto
Óptica é o ramo da física que estuda os fenômenos
relacionados à luz. A óptica explica os fenômenos da reflexão, refração e
difração. O estudo da óptica divide-se em duas partes:
Óptica geométrica: 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.
Óptica física: é a parte da óptica que estuda os fenômenos ópticos, levando em conta a teoria sobre a composição da 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.
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 10
8 m/s, logo, podemos utilizar a equação que relaciona frequência, 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 frequências das cores vermelho e violeta, as quais são,
respectivamente: 4,6 x 10
14 hertz 6,7 x 10
14
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.
A Dispersão da Luz Branca
Decomposição da luz no prisma
A dispersão é um fenômeno óptico que
consiste na separação da luz branca, ou seja, separação da luz solar em
várias cores, cada qual com uma frequência diferente. Esse fenômeno pode
ser observado em um prisma de vidro, por exemplo. O célebre físico e
matemático, Isaac Newton, observou esse fenômeno e no ano de 1672
publicou um trabalho, no qual apresentava suas ideias sobre a natureza
das cores. A interpretação sobre a dispersão da luz e a natureza das
cores, dada por Isaac Newton, é aceita até hoje, fato esse que não
ocorreu com o modelo corpuscular da luz elaborado por esse mesmo
cientista.
Esse fenômeno ocorre em razão da
dependência da velocidade da onda com a sua frequência. Quando a luz se
propaga e muda de um meio para outro de desigual densidade, as ondas de
diferentes frequências tomam diversos ângulos na refração, assim sendo,
surgem várias cores. Newton não foi o primeiro a perceber esse
acontecimento. Muito antes dele já se tinha o conhecimento que a luz
branca, ao atravessar um prisma com densidade diferente a do ar,
originava feixes coloridos de maior ou menor intensidade. Antes de
Newton, acreditava-se que a luz, oriunda do Sol, era pura e que o
surgimento das cores ocorria em razão das impurezas que o feixe de luz
recebia ao atravessar o vidro.
Isaac Newton trabalhou no polimento de peças de vidro e obteve um prisma
retangular com o qual realizou um experimento que ele já tinha
conhecimento. Newton descreveu seu procedimento experimental da seguinte
forma: “...tendo escurecido o meu quarto, fiz um pequeno orifício na
janela, de modo a deixar penetrar uma pequena quantidade conveniente de
luz solar. Coloquei o prisma em frente ao orifício, de maneira que a
luz, ao se refratar, indicasse na parede oposta. Foi um agradável
divertimento observar as intensas e vivas cores ali projetadas...”.
Dessa forma esse cientista utilizou, pela primeira vez, o vocábulo spectrum para fazer referência ao conjunto de cores que tinham se formado.
Newton não concordava com a ideia de que a luz era pura e que a cores se
formavam em virtude de impurezas que eram acrescentadas a ela. Crendo
que essa ideia era falsa, ele realizou outro experimento para mostrar
que esse pensamento estava incorreto. O que ele fez foi fazer com que
apenas uma das cores passasse através de um segundo prisma, também de
vidro. Feito isso, percebeu que o feixe luminoso não sofria nenhuma
alteração e, dessa forma, constatou que um prisma não acrescentava nada
ao feixe luminoso que passa através dele. Mas ainda faltava uma
explicação concreta para esse fenômeno. Assim ele lançou a hipótese de
que a luz não era pura, mas sim formada pela superposição ou mistura de
todas as cores do espectro. E ao passar por um prisma de vidro sofria o
fenômeno da difração,
Situação tridimensional impossível colocada em uma tela plana
É interessante observar a capacidade humana de reconhecer profundidade
ou de fazer um julgamento inicial em relação à distância na qual um
objeto se encontra. Mesmo que a imagem projetada na retina de nossos
olhos seja plana, conseguimos enxergar em três dimensões (profundidade,
altura e largura). Analisando a figura acima podemos dizer que uma
imagem plana não fornece informação em três dimensões de forma correta. A
figura desenhada por Escher mostra uma situação 3D colocada em uma tela
plana. Esta imagem confunde nosso cérebro.
Tentando entender a imagem que é recebida pelos dois olhos, o nosso
cérebro é o responsável por fornecer a sensação de profundidade que
temos. Dessa forma, podemos dizer que cada olho observa uma cena de um
ponto de vista ligeiramente diferente, e envia esta informação para o
cérebro. O cérebro por si só forma a imagem tridimensional das duas
imagens enviadas pelos olhos.
Esse fato é usado para se fazer uma fotografia tridimensional, em que
são feitas duas fotos de uma cena de duas posições diferentes. Se
olharmos cada uma das fotos com um olho diferente, teremos a sensação de
estar vendo uma cena tridimensional. Além disso, diversos outros
elementos contribuem para nossa percepção tridimensional.
Assim, a movimentação aparente de um objeto em relação a outro, quando a
cabeça se movimenta, o tamanho relativo dos objetos e o nosso
conhecimento prévio do meio que nos cerca são informações que usamos
para “montar” a visão 3D.
A visão que vemos nas telas dos monitores de computador e nas telas de
televisão não é uma visão tridimensional, pelo fato de a imagem ser
projetada em uma tela plana. Nessas situações, somente o tamanho dos
objetos e seu movimento relativo nos dão a ideia de profundidade.
As fases da Lua
Fases da Lua
Fonte de luz secundária, a lua é o satélite natural da Terra. Esse
objeto somente pode ser visto porque reflete a luz que recebe do Sol.
O hemisfério lunar voltado para a Terra nem sempre é o mesmo que está
sendo iluminado pelo sol, por isso existem quatro fases da Lua. Essas
quatro fases da Lua se alternam constantemente em um intervalo de
aproximadamente 7 dias.
Observe a figura:
Na posição 1 temos a fase de Lua nova. Aqui, a face voltada para a Terra não está iluminada, portanto a Lua não pode ser vista.
Em 2, temos o quanto crescente, em que apenas ¼ da lua está iluminada.
Esse é o ponto central da transição da Lua nova para a Lua cheia.
Na posição 3, tem-se a fase de Lua cheia, a Lua está com o hemisfério voltado para a Terra totalmente iluminado pelo Sol.
Em 4, temos a lua iluminada parcialmente pelo Sol. É o quarto minguante,
onde a Lua encontra-se na transição entre as fases cheia e nova.
O intervalo entre duas luas novas consecutivas é denominado de período de lunação e é de 29 dias, 12 horas e 44 min.
Os eclipses lunares ocorrem na fase da lua cheia, quando a Terra
encontra-se entre o Sol e Lua. No caso do eclipse solar é a Lua que se
encontra entre o Sol e Terra.
Entretanto, esses fenômenos não ocorrem todos os meses porque a órbita
da Lua ao redor da Terra não está no mesmo plano da órbita da Terra em
relação ao Sol.
Portanto, na época em que os três (Sol, Terra e Lua) se alinham é possível observar o eclipse lunar.
Quando o alinhamento é feito de forma diferente (Sol, Lua e Terra) observamos o eclipse do sol.
Fases da Lua
Fonte de luz secundária, a lua é o satélite natural da Terra. Esse
objeto somente pode ser visto porque reflete a luz que recebe do Sol.
O hemisfério lunar voltado para a Terra nem sempre é o mesmo que está
sendo iluminado pelo sol, por isso existem quatro fases da Lua. Essas
quatro fases da Lua se alternam constantemente em um intervalo de
aproximadamente 7 dias.
Observe a figura:
Na posição 1 temos a fase de Lua nova. Aqui, a face voltada para a Terra não está iluminada, portanto a Lua não pode ser vista.
Em 2, temos o quanto crescente, em que apenas ¼ da lua está iluminada.
Esse é o ponto central da transição da Lua nova para a Lua cheia.
Na posição 3, tem-se a fase de Lua cheia, a Lua está com o hemisfério voltado para a Terra totalmente iluminado pelo Sol.
Em 4, temos a lua iluminada parcialmente pelo Sol. É o quarto minguante,
onde a Lua encontra-se na transição entre as fases cheia e nova.
O intervalo entre duas luas novas consecutivas é denominado de período de lunação e é de 29 dias, 12 horas e 44 min.
Os eclipses lunares ocorrem na fase da lua cheia, quando a Terra
encontra-se entre o Sol e Lua. No caso do eclipse solar é a Lua que se
encontra entre o Sol e Terra.
Entretanto, esses fenômenos não ocorrem todos os meses porque a órbita
da Lua ao redor da Terra não está no mesmo plano da órbita da Terra em
relação ao Sol.
Portanto, na época em que os três (Sol, Terra e Lua) se alinham é possível observar o eclipse lunar.
Quando o alinhamento é feito de forma diferente (Sol, Lua e Terra) observamos o eclipse do sol.
que é a decomposição da luz branca em várias
cores. Ainda hoje essas ideias de Newton são aceitas e amplamente
apresentadas.
A profundidade que enxergamos
A característica mais marcante da visão humana é a capacidade de
reconhecer a profundidade que enxergamos ou a distância que estamos de
um determinado objeto.
