A luz (Parte 2)

Esta é a continuação da postagem ''A luz'' a introdução e parte importante desta matéria está na parte 1.Caso ainda você não viu a primeira parte veja aqui:A luz (Parte 1)


Quando a luz atinge um objeto
Quando uma onda de luz atinge um objeto, o que acontece depende da energia da onda de luz, a freqüência natural com a qual os elétrons vibram no material e a resistência com a qual os átomos no material prendem seus elétrons. Baseando-se nestes três fatores, quatro coisas diferentes podem acontecer quando a luz atinge um objeto:

• as ondas podem ser refletidas ou espalhadas para fora do objeto;
• as ondas podem ser absorvidas pelo objeto;
• as ondas podem ser refratadas através do objeto;
• as ondas podem passar através do objeto sem efeitos.

E mais de uma destas possibilidades podem acontecer simultaneamente.

• Transmissão: se a freqüência ou energia da onda de luz incidente for muito maior ou muito menor do que a freqüência necessária para fazer os elétrons do material vibrarem, então eles não irão capturar a energia da luz e a onda passará através do material sem ser modificada. Dessa forma, o material será transparente para aquela freqüência de luz.

A maioria dos materiais é transparente para algumas freqüências mas não para outras. Por exemplo: uma luz de alta freqüência como os raios gama e os raios X passarão por vidros normais, mas a luz ultravioleta e infra-vermelha (de menor freqüência), não.

Absorção

Na absorção, a freqüência da onda de luz incidente é próxima ou igual à freqüência de vibração dos elétrons do material. Os elétrons pegam energia da onda de luz e começam a vibrar. O que acontece em seguida depende da força com a qual os átomos seguram seus elétrons. A absorção acontece quando os elétrons estão presos firmemente e passam as vibrações adiante para os núcleos dos átomos, o que aumenta a velocidade desses átomos e os fazem colidir com os outros átomos do material e acabam produzindo calor.

A absorção da luz torna um objeto escuro ou opaco à freqüência da onda de luz incidente. A madeira é opaca para a luz visível. Alguns materiais são opacos para algumas freqüências de luz, mas transparentes para outras. O vidro é opaco para a luz ultravioleta, mas é transparente para a luz visível.

Reflexão

Os átomos de alguns materiais não prendem seus elétrons firmemente. Em outras palavras, os materiais contêm muitos elétrons livres, que podem pular rapidamente de um átomo para outro dentro do material. Quando os elétrons neste tipo de material absorvem a energia de uma onda de luz incidente, não passam esta energia para os outros átomos. Os elétrons energizados simplesmente vibram e então enviam a energia para fora do objeto, como uma onda de luz com a mesma freqüência da onda incidente. O efeito geral é que a onda de luz não penetra profundamente no material.

Na maioria dos metais, os elétrons estão fracamente ligados e ficam livres para se movimentar, fazendo com que os metais reflitam a luz visível e pareçam brilhantes. Os elétrons do vidro têm alguma liberdade, mas não tanto quanto os dos metais. Em menor grau, o vidro também reflete a luz e parece ser brilhante.

Uma onda refletida sempre sai da superfície de um material num ângulo igual ao da onda incidente que atingiu a superfície. Na física, isto é chamado de Lei da Reflexão. Você provavelmente já ouviu falar sobre a Lei da Reflexão como "o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão".

Você pode ver por si só que a luz refletida tem a mesma freqüência da onda incidente. Olhe para a sua imagem num espelho. As cores que você vê na imagem do espelho são as mesmas que você vê ao olhar para o seu corpo. As cores da sua camisa e cabelo são as mesmas em você do que as que estão refletidas no espelho. Se isto não fosse verdade, teríamos que confiar completamente nas outras pessoas para saber como nós somos.

Dispersão

Dispersão é apenas o reflexo de uma superfície grosseira. As ondas de luz incidentes são refletidas em todos os ângulos, porque a superfície é irregular. A superfície do papel é um bom exemplo. Você consegue ver o quão grosseiro ele é se observá-lo num microscópio. Quando a luz atinge o papel, as ondas são refletidas em todas as direções. É isto o que faz do papel algo tão útil: você consegue ler as palavras numa página impressa, não importando o ângulo pelo qual seus olhos estão vendo a superfície.

Outra interessante superfície bruta é a atmosfera da Terra. Você provavelmente não pensa na atmosfera como uma superfície, mas ela é "bruta" para a luz branca incidente. A atmosfera contém moléculas de tamanhos diferentes, incluindo o nitrogênio, o oxigênio, o vapor d'água e vários poluentes. Esta mistura espalha as ondas de luz de maior energia, as que vemos como luz azul. É por isso que o céu é azul!

Refração

A refração acontece quando a energia de uma onda de luz incidente corresponde à freqüência natural de vibração dos elétrons em um material. A onda de luz penetra profundamente no material e provoca pequenas vibrações nos elétrons, que as transmitem para os átomos do material; estes, por sua vez, enviam ondas de luz de freqüência igual a da onda incidente, mas tudo isso leva tempo. A parte da onda que está dentro do material diminui a velocidade, enquanto a parte que está fora do objeto mantém sua freqüência original. Isto tem o efeito de curvar a porção da onda que está dentro do objeto em direção ao que chamamos de linha normal, uma linha reta imaginária que é perpendicular à superfície do objeto. O desvio em relação à linha normal da luz dentro do objeto será menor do que o desvio da luz antes dela ter entrado no mesmo.

O tamanho da inclinação ou ângulo de refração da onda de luz depende do quanto o material diminui a velocidade da luz. Os diamantes não seriam tão brilhantes se não retardassem bem mais a luz incidente do que, digamos, a água. O índice de refração dos diamantes é maior do que o da água, o que quer dizer que eles diminuem a velocidade da luz para um grau incrível.

Uma observação interessante sobre a refração é que a luz de freqüências ouenergias diferentes irá se inclinar em diferentes ângulos. Vamos comparar a luz violeta com a vermelha quando elas entram num prisma de vidro. Pelo fato de ter mais energia, a luz violeta leva mais tempo para interagir com o vidro; dessa forma, sua velocidade é diminuída para uma extensão maior do que a onda de luz vermelha, sendo inclinada a um grau maior. Isso ocorre para a ordem das cores que vemos no arco-íris. Também é isso que dá ao diamante os adornos de arco-íris que os tornam tão encantadores para os olhos.

O arco-íris nas bolhas de sabão

Você já se perguntou por que as bolhas de sabão são coloridas ou por que uma poça de óleo numa rua molhada tem cores ao seu redor? Isso acontece quando as ondas de luz passam através de um objeto com duas superfícies refletivas. Quando duas ondas de luz incidentes de mesma freqüência atingem uma fina membrana de sabão (como mostrado na Figura 5 abaixo), partes das ondas de luz são refletidas da superfície superior, enquanto outras partes da luz passam pela membrana e são refletidas da superfície inferior, o que destrói a sincronia entre elas. Os físicos se referem a este estado como estar fora de fase. Quando os dois conjuntos de ondas atingem os fotoreceptores dos seus olhos, eles interferem entre si, somando-se ou subtraindo-se umas as outras, formando uma nova onda de freqüência ou cor diferentes.

Basicamente, quando a luz branca, que é a mistura de cores diferentes, ilumina uma película com duas superfícies refletivas, as várias ondas refletidas interferem umas com as outras para formar adornos de arco-íris. Estes adornos mudam de cor quando você muda o ângulo que olha a membrana, pois você está mudando o caminho pelo qual a luz deve viajar para atingir o seu olho. Se você diminuir o ângulo em que olha para a película, você aumenta a quantidade de película que a luz precisa percorrer para que você a veja. Isso causa uma maior interferência (em inglês).

Figura 5

Tudo o que vemos é produto da natureza da luz e é afetado por ela. A luz é uma forma de energia que viaja em ondas. Os nossos olhos estão sintonizados apenas com as freqüências de ondas que chamamos de luz visível. Mudanças na natureza da onda de luz explicam a origem das cores, a forma como a luz viaja e o que acontece com a luz quando ela encontra diferentes tipos de materiais.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Esta postagem foi verificada pelo Blog.

Postagens verificadas confirmam a identidade do Blog,e possíveis problemas com tradutores,botões,imagens e links.