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Entenda mais sobre a óptica, a parte da Física que estuda fenômenos associados à luz

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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