Ótica: Reflexão, Refração e Percepção da Luz
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Reflexão
Quando a luz atravessa um meio e encontra uma superfície que o separa de outro meio, parte dela é refletida e continua propagando-se pelo mesmo meio, mudando de direção e cumprindo as leis da reflexão:
- O raio incidente, a normal e o raio refletido estão no mesmo plano.
- Os ângulos de incidência e reflexão são iguais.
O Caleidoscópio
O caleidoscópio (do grego kalós eidos scopéo, "bela imagem observar") é um tubo que contém três espelhos, formando um prisma triangular com a parte reflexiva interior. Entre duas lâminas transparentes, há vários objetos de diferentes formas e cores.
Nossa Imagem
Dois Espelhos a 90°
O que acontece quando nos deparamos com dois espelhos que formam um ângulo de 90°? Com dois espelhos, produz-se um reflexo da imagem em dobro.
Imagens Infinitas
Espelhos Paralelos
O que acontece quando dois espelhos paralelos ficam frente a frente? Em um espelho, vemos nossa imagem à frente, e no outro, aparece a imagem de costas, que, por sua vez, se reflete no primeiro e assim por diante, gerando uma sucessão interminável de imagens alternadas (frente e trás).
Múltiplas Reflexões
Com dois espelhos unidos por uma dobradiça, ao variar o ângulo formado, diferentes polígonos são criados. Colocando os espelhos sobre um papel e traçando uma linha, podemos observar a formação dos polígonos:
- Ângulo de 120° - Triângulo
- Ângulo de 90° - Quadrado
- Ângulo de 72° - Pentágono
- Ângulo de 60° - Hexágono
Corpo Negro
O exterior é preto, e o interior? Olhando para dentro através do furo e, em seguida, abrindo a caixa, podemos observar que o interior é branco. As múltiplas reflexões internas fazem com que pouca luz escape, criando a aparência preta externa.
Refração
Quando a luz viaja através de um meio e encontra uma superfície que o separa de outro meio, parte dela se propaga para o outro meio, mudando de direção, pois as velocidades de propagação são diferentes em cada meio. Ao entrar em um meio mais denso, a velocidade diminui e o raio se aproxima da normal. Ao entrar em um meio menos denso, a velocidade aumenta e o raio se afasta da normal. No último caso, pode ocorrer reflexão total quando o ângulo de refração atinge 90°. O índice de refração de um meio está diretamente relacionado à velocidade de propagação da luz nesse meio: quanto menor a velocidade, maior o índice de refração.
Moeda na Bacia
Colocando uma moeda no centro de uma bacia e se afastando até não conseguir mais vê-la, ao adicionar água lentamente, a moeda se torna visível novamente. A refração da luz na água altera a direção dos raios luminosos, permitindo que a moeda seja vista.
Olhando para a Invisibilidade
Quando dois meios transparentes têm o mesmo índice de refração, a luz não sofre desvio, criando a ilusão de invisibilidade.
Areia Seca, Areia Molhada
A areia molhada com diferentes substâncias apresenta diferentes tonalidades. A areia mais fina parece mais clara devido à menor absorção de fótons. A dispersão da luz depende do tamanho do grão e do índice de refração da substância circundante.
A Câmera Escura
A câmera escura, precursora da câmera fotográfica, projeta na parede oposta uma imagem invertida do exterior, tanto vertical quanto horizontalmente.
Lentes
Um frasco de vidro cilíndrico cheio de água pode atuar como uma lente convergente. O índice de refração do líquido influencia as propriedades da lente. As características da imagem formada dependem da distância do objeto à lente.
Palavras Invertidas
Por que as palavras em azul são invertidas e as em vermelho, não? Na verdade, todas as palavras estão invertidas, mas as escritas em vermelho possuem simetria horizontal (C, H e I).
Mancha de Óleo
Uma gota de óleo em um papel forma uma mancha escura quando vista com luz de fundo e uma mancha clara quando vista contra a luz. O papel impregnado com óleo se torna mais transparente.
Celofane Mágico
Um pedaço de celofane sobre um vidro fosco o torna mais transparente, preenchendo as irregularidades da superfície.
Espectroscópio
Um espectroscópio separa os componentes de um espectro óptico. Um CD pode ser usado como grade de difração, dispersando a luz em suas diferentes cores.
Teste de Daltonismo
O daltonismo é uma deficiência genética que afeta a percepção de cores, geralmente vermelho e verde.
Fluorescência e Fosforescência
Na fluorescência, os elétrons excitados retornam ao estado fundamental rapidamente, emitindo luz. Na fosforescência, esse processo é mais lento.
Nem Sempre é a Cor que Parece
A cor de um objeto depende da luz que o ilumina. Objetos brancos refletem todas as cores, enquanto objetos coloridos absorvem algumas cores e refletem outras.
Olho Dominante
Todos nós temos um olho dominante com maior acuidade visual, responsável pela visão de profundidade.
Estereograma
Um estereograma cria a ilusão de tridimensionalidade a partir de diferentes perspectivas da mesma imagem.
Efeito Moiré
O efeito moiré é um padrão visual criado pela sobreposição de duas grades de linhas.
Polarização
A polarização é um fenômeno de ondas transversais, como a luz. Filtros polarizadores podem bloquear a luz em determinada direção.