Explicamos o que é a luz, a história, velocidade e propagação deste fenômeno. Além disso, suas características gerais, teorias e muito mais.
O que é a luz?
A luz é a parte do espectro eletromagnético que pode ser percebida pelo olho humano . É uma das formas de radiação eletromagnética que se propaga no universo e transporta energia de um lugar para outro.
Como todas as formas de radiação, a luz tem um comportamento dual, de acordo com a mecânica quântica. Por um lado, ele se comporta como uma partícula elementar e sem massa chamada de “fóton” e, por outro, tem propriedades de onda.
O ramo da ciência encarregado de estudar os fenômenos da luz é chamado de óptica.
Veja também: Poluição eletromagnética
História da luz
A luz tem sido objeto de curiosidade e veneração humana desde os tempos antigos . Os antigos gregos o consideravam uma fonte de vida e verdade, e foi amplamente estudado por Empédocles e Euclides. Já nessa época algumas das suas propriedades físicas eram conhecidas, embora fosse a partir do Renascimento que o seu estudo e aplicação à vida humana ganhariam um verdadeiro impulso.
A invenção da eletricidade e a possibilidade de iluminar à vontade foi outro dos grandes impulsionadores de seu estudo, embora ele sempre estivesse atento à discussão se a luz continha partículas ou se era uma onda de energia.
Já no século 20 , a engenharia óptica assumiu o desenvolvimento, juntamente com a eletrônica, de inúmeras aplicações modernas para a luz. Graças às teorias quânticas e aos avanços da ciência, o funcionamento da luz foi muito melhor compreendido .
Desta evolução surgiram tecnologias como lasers, hologramas, filme , fotografia , fotocópia ou painéis fotovoltaicos.
Velocidade da luz
A primeira medição bem-sucedida da velocidade da luz foi feita em 1676 por Ole Roemer, um astrólogo dinamarquês. A física contemporânea, no entanto, ajustou os mecanismos de medição para a magnitude atualmente aceita, que é de 299.792.458 metros por segundo, geralmente em torno de 300.000 quilômetros por segundo.
Deve-se dizer que essa velocidade se refere à propagação da luz no vácuo , pois, ao fazê-lo através da matéria , sua velocidade diminui de acordo com a natureza da matéria que atravessa.
Propagação de luz
Uma das primeiras características apontadas da luz é sua forma específica de propagação: em linha reta . Na verdade, a origem das sombras tem a ver com isso, pois ao colidir com um objeto opaco, a luz projeta sua silhueta: o fundo ao seu redor é iluminado exceto pela parte bloqueada pelo corpo.
A sombra é composta por duas regiões : a penumbra (a parte mais luminosa) e a umbra (a parte mais escura).
Os jogos de sombras, que dependem da posição e do ângulo de origem da luz, mostram que é possível prever o deslocamento retilíneo das ondas de luz . Na verdade, é a isso que a ótica geométrica se dedica.
Refração de luz
Um dos principais fenômenos físicos observáveis da luz é a refração, que ocorre quando a luz muda seu meio de propagação . À medida que começa a se espalhar por um novo meio, sua velocidade muda e isso é evidenciado por uma mudança repentina de direção, o que pode dar uma falsa impressão do que está sendo observado.
É o efeito produzido pela introdução de uma colher de chá em um copo d’ água , por exemplo. A refração faz com que o objeto pareça quebrar ao entrar na água.
Quanto maior for a mudança nas velocidades (entre um meio e outro, por exemplo, ar e água), maior será a mudança de direção e mais pronunciado será o efeito visual.
Difração de luz
O fenômeno da difração ocorre quando um feixe de luz que tem uma determinada direção passa por uma abertura estreita e desvia seu curso em novas direções, usando a abertura como um novo emissor de onda.
O efeito resultante é um feixe de luz que parece “abrir”. Este é um princípio amplamente utilizado em fotografia e design telescópico.
Reflexo de luz
Sempre que a luz atinge a matéria, dois fenômenos ocorrem : uma parte dessa luz é refletida (podemos pensar que ela ricocheteia no material ) e outra é transmitida ao material e o aquece.
Quando a luz branca, que tem todas as cores (a luz do sol, por exemplo), incide sobre um objeto, apenas certas frequências da luz são refletidas e alcançam nossos olhos . É assim que vemos a cor do objeto: ela corresponde à frequência que foi refletida, o resto foi transmitido ao objeto.
Superfícies ópticas lisas ou polidas, como espelhos, refletem a luz no mesmo ângulo de incidência.
Dispersão de luz
A dispersão é um fenômeno que implica que, ao entrar em um corpo transparente com faces não paralelas (como um prisma ou uma gota d’água), a luz se decompõe completamente em cores .
Isso ocorre porque ao mudar de meio, sua velocidade e frequência de onda variam, o que nos permite ver todo o espectro cromático que a luz branca contém.
Polarização de luz
Polarização é a capacidade de certos cristais translúcidos , uma vez sobrepostos e virados em um ângulo específico, de mitigar a passagem da luz e evitar certos ângulos de reflexão.
Assim operam, por exemplo, óculos de sol ou determinados filtros para câmeras , que modulam por meio desse sistema de cristal a quantidade de luz que pode entrar no aparelho ou no olho humano .
Teorias sobre a natureza da luz
Com o tempo, muitas abordagens teóricas da natureza da luz surgiram. Alguns são:
- Teoria das ondas . Ele se aproxima da luz considerando-a uma onda eletromagnética, ou seja, um campo elétrico que gera um campo magnético (e vice-versa) e que se espalha indefinidamente pelo espaço. Essa perspectiva é útil para descrever vários comportamentos da luz, mas não é tão eficaz para dizer o que exatamente é a luz e como ela é composta.
- Teoria corpuscular . Pense na luz como uma torrente de partículas sem carga e sem massa chamadas fótons. Assim, é possível estudar a interação da luz com a matéria a partir das considerações físicas entre elétrons e fótons.
- Teorias quânticas . Eles surgiram pela necessidade de conciliar as duas perspectivas anteriores (a teoria ondulatória e a teoria corpuscular), mas ainda não conseguiram conciliar suas posições. Grandes avanços nesse sentido foram as teorias de Einstein sobre a relatividade e o efeito da gravidade no comportamento da luz, bem como as abordagens recentes de uma teoria do campo unificado, baseada no trabalho com partículas elementares.
Espectro eletromagnético
O espectro eletromagnético é a faixa de todos os níveis de energia possíveis da luz . Este espectro é organizado com base no comprimento de onda das emissões correspondentes a cada nível, do qual o espectro visível é apenas uma porção delimitada.
Os comprimentos de onda perceptíveis pelos humanos variam de 380 nanômetros (onde começa o espectro ultravioleta) a 780 (onde começa o espectro infravermelho). As cores associadas a temperaturas mais altas mostram comprimentos de onda mais baixos (ou frequências mais altas), enquanto aquelas associadas a temperaturas mais baixas correspondem a comprimentos de onda mais altos ou frequências mais baixas.
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