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O Corpo Humano
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A luz Silvia Mitiko Nishida Felipe Augusto K de Oliveira Juliana Troll |
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A luz é um fenômeno ondulatório que se propaga a uma velocidade de 300.000 Km por segundo, sem necessitar de um meio físico, ao contrário das ondas mecânicas (sonoras, ondas sísmicas ou de água, etc.). A luz é parte de um fenômeno chamado radiação eletromagnética que propaga energia com flutuações de campo elétrico e magnético como conseqüência de explosões nucleares das estrelas, como o sol. Além do sol, há outras fontes que geram luz como as lâmpadas, velas, etc. Os objetos que não possuem luz própria quando iluminados (a Lua, plantas e animais, cadeira, a mesa, etc.) refletem e absorvem luz.
Os dois campos vibram em planos perpendiculares entre si formando ondas. Uma onda apresenta um comprimento e a medida corresponde a distância entre dois pontos de duas ondas sucessivas, geralmente medidos entre dois picos.
O que chamamos de luz visível (ou luz branca) corresponde a uma estreita faixa do espectro da radiação solar cujo comprimento de onda situa-se entre 400 e 700nm, cujos comprimentos nos possibilitam enxergar em cores. A camada da atmosfera terrestre funciona como se fosse um filtro e por isso, vários espectros da radiação eletromagnética são filtrados. Além da luz, atravessam a radiação infravermelha (700nm) e os raios ultra-violeta (400nm). A figura abaixo mostra que quanto menor o comprimento da onda, maior é o número de vezes que ela se repete na unidade de tempo. Essa informação sobre o fenômeno ondulatório chama-se freqüência e a unidade é o hertz (Hz). Mostra também que o espectro da luz visível quando decomposto apresenta ondas com diferentes comprimentos e que correspondendo às cores do arco-íris (vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul e violeta). As cores mais quentes (amarelo ao vermelho) tem menor comprimento de onda e as mais frias (verde ao violeta), menor comprimento. Lembrando-se de que a a luz é energia radiante, quanto menor o comprimento da onda maior será a freqüência e maior será a quantidade de energia.
Propriedades da Luz
A luz propaga-se no vácuo mas ao chegar à atmosfera terrestre encontra vários meios (ar, água, vidro, etc.) que mudam a velocidade de sua trajetória. E o que pode acontecer quando a luz incide sobre um objeto? Primeiro, devemos considerar a energia da fonte luminosa, da freqüência com a qual os elétrons vibram no material naturalmente e da resistência com a qual os átomos no material prendem seus elétrons. Com isso, a luz incidente pode 1) ser refletida ou espalhada para fora do objeto; 2) ser absorvida pelo objeto; 3) ser refratada através do objeto; 4) passar totalmente através do objeto
Por que o céu é azul?
A atmosfera é uma mistura de gases contendo diferentes moléculas de tamanhos diferentes como o nitrogênio, o oxigênio, o vapor d'água e várias outras partículas. Os comprimentos de ondas mais curtos (azul e violeta) refletem nas partículas e desviam-se. É por isso que quando olhamos o céu durante o dia ele nos parece azul. As nuvens, por sua vez, nos parecem brancas porque elas refletem todas as cores da luz. De tardezinha, o céu nos parecerá avermelhado pois com a inclinação do sol, o comprimento de onda em torno do vermelho e amarelo é que mais estimulará os nossos olhos. A Lua é desprovida de atmosfera, portanto, a luz não sofre tal dispersão e, lá, o céu sempre nos pareceria totalmente negro, salvo os pontos iluminados que são estrelas distantes ou corpos celestes que refletem a luz.
Reflexão e Refração
A luz pode refletir de várias maneiras mas segue uma lei: o ângulo de incidência é igual ao de partida. Se a luz refletir numa superfície perfeitamente lisa, como num espelho (que é o vidro com uma película de prata), a luz será refletida exatamente como ela incidiu. É por isso que vemos uma imagem totalmente fiel na forma e nas cores quando nos vemos no espelho. Mas se o objeto não for liso, refletirá parte da luz incidente e absorverá o restante. A iluminação desse objeto revelará apenas a sua própria cor, forma, textura e não a imagem de um reflexo. Os objetos de cor preta absorvem totalmente a luz e os de cor branca refletem-na completamente. A sensação visual colorida dos objetos, é na verdade, a detecção e a percepção do comprimento de onda que eles estão refletindo.
No vácuo a luz propaga-se a uma velocidade 300.000 Km/s mas ao atravessar um meio a velocidade muda conforme os comprimento da onda. Ao passar por um prisma ou gotículas de água será decomposta nas cores arco-íris. Os objetos podem ser totalmente transparentes como o vidro de uma janela (ou a córnea e o cristalino do olho). Quando a janela fica embaçada por gotículas de água esses atrapalham a trajetória da luz e não conseguimos mais observar nitidamente através do vidro. Se aplicarmos um celofane verde na janela, à semelhança dos vitrais das igrejas, ele servirá de filtro de luz, e não deixará passar esse comprimento de onda ao ambiente. É como se a sensação visual para as cores sofresse uma subtração de cor. Seria uma sensação parecida que as pessoas daltônicas experimenta. As plantas verdes refletem o comprimento de onda em torno do verde e absorvem os demais comprimentos de onda. Graças aos fotopigmentos sensíveis à luz que possuem, realizam a fotossíntese ou a captação de energia solar. Cada folha numa arvore ou arbusto funciona como se fossem uma unidade de captação da energia solar! Já os olhos que também possuem fotopigmentos, captam a luz mas para produzir imagens.
Lentes Esféricas
A reflexão e a refração da luz são duas importantes propriedades que possibilitam determinar o caminho da luz e proporcionam a construção de ferramentas ópticas como os óculos, espelhos, microscópios, telescópios, etc. As lentes são elementos transparentes que modificam a trajetória da luz e basicamente são de dois tipos: Lentes convergentes: o centro tem espessura maior do que nas extremidades. Tem a propriedade de convergir a luz para um ponto de focalização. É assim que funciona o sistema de lente do nosso olho. Lentes divergentes: é exatamente o contrário, as bordas são mais espessas do que o centro. A propriedade desse tipo de lente é o de divergir a luz que atravessa a lente, espalhando-as.
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