Por que razão os objectos têm cor?

A cor que um corpo apresenta depende do tipo da radiação que sobre ele incide, assim como da sua natureza.

A luz branca pode ser obtida por sobreposição das radiações vermelha, verde e azul- cores primárias da luz.

A sobreposição de duas cores primárias originam uma cor secundária. Uma cor secundária e a cor primária que não lhe deu origem são cores complementares.

> Um objecto opaco apresenta (reflecte) a cor complementar daquela que preferencialmente absorve.

> Um objecto transparente apresenta (transmite) a cor complementar daquela que preferencialmente absorve.

Defeitos de visão

Os problemas de visão mais comuns são a miopia, a hipermetropia, o astigmatismo e a presbiopia.

MIOPIA

Na miopia, a imagem dos objectos distantes é focada à frente da retina e não sobre ela. A miopia é consequência de uma globo ocular demasiado longo ou de um cristalino demasiado convergente. Corrige-se com lentes divergentes (os raios de luz divergem depois de passar a lente e, assim, a convergência feita pelo olho permite obter a imagem exactamente sobre a retina).

HIPERMETROPIA

Na hipermetropia, a focagem da imagem dos objectos é feita atrás da retina, devido a uma deficiência no globo ocular ou devido a um cristalino pouco convergente. Corrige-se com lentes convergentes (a convergência dos raios de luz inicia-se assim que os raios de luz encontram a lente e, assim, a focagem é conseguida sobre a retina.

Formação das imagens

--» A quantidade de luz que pode atravessar a córnea é controlada pela pupila. Esta abre-se quando há menos luz e fecha-se quando há muita luz.

A luz que atravessa a córnea é focada pelo cristalino, que funciona como lente. Esta focagem permite projectar as imagens dos objectos numa certa zona da retina. A imagem que se obtém é invertida e menos do que o objecto. 

Constituição do olho

O olho encontra-se alojado numa cavidade óssea- órbita. Possui uma forma aproximadamente esférica, cujo interior se encontra cheio de dois tipos de fluidos: humor aquoso e humor vítreo.

O globo ocular está revestido por duas membranas protectoras: a esclerótica, de aspecto branco, opaco e duro, que está localizada na parte interna do olha, e a córnea, de aspecto transparente, que se encontra situada na parte externa do olho.

A íris é uma membrana que se situa na parte mais externa do olho, e a sua cor varia de pessoa para pessoa. É constituída por um anel de músculos que controlam a abertura da pupila.

A pupila é uma abertura circular que se localiza atrás da córnea e que se apresenta negra. Logo atrás da pupila encontra-se o cristalino que permite focar os objectos.

A retina é uma membrana que se localiza na parte interna do globo ocular. É na retina que se situam as células sensíveis à luz, que actuam como película onde se formam as imagens. Esta membrana encontra-se ligada ao nervo óptico, que, por sua vez, comunica com o cérebro.

Para que servem os espelhos?

Reflexão da luz

A reflexão da luz é a mudança de direção ou de sentido que ocorre quando os raios luminosos incidem em certas superfícies, continuando a luz a propagar-se no mesmo meio (meio ótico). Nas superfícies polidas, como as águas calmas de um lago, ocorre a reflexão regular da luz, que se pode designar simplesmente como reflexão da luz. Nas superfícies rugosas, como águas agitadas de um lado depois da queda de uma pedra, ocorre a reflexão difusa da luz ou, simplesmente, difusão da luz.

Leis da reflexão da luz

> o raio incidente, o raio reflectido e anormal estão no mesmo plano;

> os ângulos de incidência e de reflexão são iguais (têm a mesma amplitude).

Formação de imagens num espelho plano

Os espelhos planos são superfícies polidas que reflectem regularmente a luz e, por isso, permitem obter imagens nítidas dos objectos. Existem espelhos com superfícies planas e curvas (esféricas, cilíndricas, parabólicas).

As imagens obtidas em espelhos planos têm as seguintes características:

> são direitas e do mesmo tamanho que o objecto;

> estão à mesma distância do espelho que o objecto;

> são virtuais, pois não se conseguem projectar num alvo;

> são lateralmente invertidas (simétricas), isto é, a parte esquerda da imagem corresponde à parte direita do objecto.

Espelhos esféricos 

Os espelhos esféricos podem ser côncavos ou convexos. Nos espelhos côncavos , a superfície polida é a parte interior de uma superfície esférica. Nos espelhos convexos, a superfície polida é a parte exterior de uma superfície esférica. 

Nos espelhos côncavos, os raios incidentes paralelos ao eixo principal quando são reflectidos convergem para um ponto, que se designa foco principal de espelho.

Este é um foco real, porque pode ser projectado num alvo. Forma-se na intersecção dos raios reflectidos, à frente do espelho.

Nos espelhos convexos, os raios incidentes paralelo ao eixo principal quando são reflectidos divergem. Os prolongamentos dos raios reflectidos encontram-se num ponto, o foco principal do espelho.

Este é um foco virtual, pode não pode ser projectado. Forma-se no prolongamento dos raios reflectidos, para trás do espelho.

Para que servem as fibras ópticas?

A refracção da luz é um fenómeno que ocorre quando a luz passa de um meio para o outro, onde a velocidade de propagação é diferente. Quando a luz é refractada, sofre mudança de direcção, excepto se a incidência for perpendicular à superfície de separação dos meios.

--» O ângulo crítico ou ângulo limite é o ângulo de incidência para o qual o ângulo de refracção é 90º.

A reflexão total é um fenómeno que ocorre quando a luz incide, com um ângulo superior ao ângulo crítico, na superfície de separação de dois meios, sendo a velocidade de propagação da luz menor no meio onde a luz está a propagar-se.

--» Este fenómeno tem aplicação nas fibras ópticas, que podem transportar sinais luminosos a grandes distâncias.

As fibras ópticas têm aplicação nas telecomunicações e medicina. 

Lentes

As lentes são corpos transparentes, de vidro ou de plástico trabalhado, limitados por uma ou duas superfícies curvas. Sendo um meio óptico diferente do ar, ao passar do ar para a lente, a luz sofre refração, e volta a sofrer refração quando passa da lente para o ar.

Lentes convergentes > possuem bordos delgados e têm maior espessura no centro, fazendo convergir os raios de luz paralelos ao eixo principal para um ponto único: o foco principal (real)

Lentes divergentes > possuem bordos mais espessos do que o centro, fazendo divergir os raios de luz paralelos ao eixo principal, de modo que o prolongamento dos raios retractados para trás da lente se encontram num ponto: o foco principal (virtual).

--» Numa máquina fotográfica: temos uma lente convergente e a imagem é real, invertida e menor que o objecto.

--» Num projetor de slides: temos uma lente convergentes e a imagem é real, invertida e maior do que o objecto.

--» Numa lupa: a lente é convergente e imagem é virtual, direita e maior do que o objeto.

--» Numa lente do óculo das portas exteriores das casas: a lente é divergente e a imagem é virtual e direita, menor do que o objeto.

Como se forma o arco-íris?

O fenómeno que ocorre quando a luz branca se decompõe nas diferentes radiações monocromáticas designa-se por dispersão da luz.

Ao conjunto das radiações de cores (vermelho, laranja, amarelo, verde, anil e violeta), dá-se o nome de espectro da luz branca. 

--» O arco-íris surge devido à dispersão da luz branca nas gotas de água.

Propriedades e aplicações da luz

Sinal luminoso

Um sinal luminoso é toda e qualquer forma de comunicar usando a luz.
Os sinais luminosos são usados em faróis, semáforos, anúncios, etc.

Propagação da luz

A luz propaga-se em linha recta e radialmente em todas as direcções num meio isotrópico*.

Cada uma das direcções rectilíneas segundo a qual se propaga a luz chama-se raio luminoso. Contudo, o estudo isolado de um raio luminoso é uma abstracção utilizada para facilitar o estudo da óptica. As fontes luminosas emitem feixes de raios luminosos. 

Convergentes--» o feixe de luz converge (concentra-se) num ponto
Divergentes--» o feixe de luz diverge a partir de um ponto da fonte
Paralelos--» o feixe de luz propaga-se sempre com os raios paralelos entre sim. 

*Meio isotrópico- a luz propaga-se em linha reta em todas as direcções, sempre que a sua velocidade de propagação seja constante num dado meio.



Ao propagar-se, a luz pode atravessar materiais transparentes e translúcidos, mas não atravessa os materiais opacos.
Devido à propagação rectilínea da luz, sempre que um feixe de luz é interceptado por um material opaco, surge uma zona de sombra e uma zona de penumbra.
A sombra é totalmente escura porque não recebe luz nenhuma; da zona da sombra não se vê a fonte luminosa. A penumbra não é totalmente escura, apresenta uma claridade variável; da zona de penumbra vê-se uma parte da fonte luminosa.

Corpos luminosos e iluminados 
Um corpo luminoso tem luz própria e um corpo iluminado reflecte ou transmite luz que recebe dos corpos luminosos.


Triângulo de visão 

Um corpo não-luminoso pode ser visto por um observador se, sobre aquele, incidir luz proveniente de uma fonte luminosa. Parte da luz que sobre ele incide é novamente emitida em várias direcções, podendo chegar até ao observador, cujos olhos são detectores de luz.
Assim, ver um objeto implica a existência de três aspectos fundamentais, que constituem o triângulo de visão: o objeto, uma fonte luminosa que ilumine o objeto e um detector de luz.

Ouvido Humano

Para conseguirmos ouvir um som, é necessário que este seja produzido pela fonte sonora, que a onda se propague num determinado meio e que chegue ao nosso ouvido, onde é percepcionado.

O ouvido humano é constituído por ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno. 

As vibrações sonoras são captadas pelo ouvido externo (no tímpano) e transmitidas ao ouvido médio, que as amplifica e envia ao ouvido interno.

A propagação das ondas no líquido do ouvido interno origina impulsos eléctricos que são transmitidos ao cérebro pelo nervo auditivo. No cérebro, estes impulsos são descodificados e traduzidos em sons

Espectro sonoro

O conjunto de todas as frequências possíveis para as ondas sonoras é denominado espectro sonoro. De acordo com a frequência da onda sonora, classificam-se os sons em infra-sons (f < 20 Hz), som audível (20 Hz < f < 20000 Hz) e ultra-som (f > 20000 Hz).

Fenómenos que ocorrem com o som

Reflexão do som- eco e reverberação
O eco consiste em ouvir a repetição de um som que foi produzido instantes antes.

O eco resulta da reflexão de som quando este encontra superfícies duras e lisas. A reflexão é um fenómeno ondulatório que ocorre quando a onda é obrigada a mudar de direcção, ao encontrar um obstáculo.
Para distinguir claramente o som reflectido do som original, é necessário que exista entre eles um intervalo mínimo de 0.1 segundos.

No ar o som propaga-se com uma velocidade de 340 m/s. Como:

d = V x Δt,

a distância que o som percorre é 

d = 370 x 0.1 = 34m

Para que seja possível ouvir distintamente o eco do som original, é necessário
que seja percorrida uma distância mínima de 34 m, pelo que a superfície reflectora 
tem de estar a uma distância mínima de 17 m da fonte emissora.

Quando existem vários obstáculos a distâncias superiores a 17 m, o mesmo som pode
repetir-se várias vezes, ocorrendo vários ecos- ecos múltiplos.

Quando a distância entre a fonte sonora e a superfície reflectora é inferior a 17 m, ocorre a
reverberação do som. Não se consegue distinguir o som original do som reflectido, pelo que 
há apenas a sensação de um prolongamento do som original e os sons parecem durar mais 
tempo no nosso ouvido do que seria normal.

Refracção do som

A refracção é um fenómeno que ocorre quando a velocidade de propagação da onda sofre alterações. O que pode acontecer quando há mudanças de meio ou no mesmo meio quando este não seja homogéneo. Na refracção. há normalmente mudança de direcção de propagação.

Ressonância 

A vibração de uma fonte sonora pode ser transmitida a outro corpo cuja frequência natural de vibração seja igual ou múltipla da frequência de vibração  da fonte sonora. O resultado é uma maior amplitude de vibração desse corpo que irá produzir um som de maior intensidade. A este fenómeno chama-se ressonância do som. A ressonância origina um aumento da intensidade do som.

Absorção e difracção

Certos materiais absorvem grande parte de energia transportada pela onda sonora, sendo o som reflectido muito fraco. Esses materiais podem ser utilizados para fazes isolamentos sonoras ou para evitar ecos e fenómenos de reverberação. A cortiça, a esferovite, a lã e as fibras são exemplos de materiais que têm grande poder de absorção.

A difracção do som é um fenómeno que está relacionado com a capacidade que o som tem de controlar obstáculos.