Óptica é a área da física que estuda a luz e os seus fenômenos, tais como a reflexão, refração, absorção, difração, polarização etc. A óptica subdivide-se em geométrica, ondulatória, que também é chamada de óptica física, e quântica.
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Conceito de óptica
O conceito de óptica tem mudado ao longo dos séculos. Inicialmente alguns físicos, como Isaac Newton, acreditavam que luz era formada por partículas, enquanto outros, como Thomas Young, acreditavam que luz era, na verdade, um tipo de onda. Houve físicos, como Albert Einstein, que chegaram a postular que a luz é capaz de ser as duas coisas ao mesmo tempo, e esse é o entendimento mais moderno sobre sua natureza dual.
O primeiro viés da óptica a surgir foi a geométrico. Na óptica geométrica, a luz é estudada na forma de raios, dessa maneira, leva-se em conta que luz somente é capaz de propagar-se em linha reta.
Óptica geométrica
A óptica geométrica é a subdivisão da óptica que estuda a luz somente como retas. Por meio da óptica geométrica, é possível explicar e descrever uma pequena quantidade de fenômenos ópticos, tais como a reflexão e refração da luz.
A óptica geométrica é formulada por princípios conhecidos como:
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Princípio de propagação retilínea da luz: a luz só é capaz de propagar-se em linha reta.
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Princípio da reversibilidade: o caminho tomado por um raio de luz pode ser invertido sem que haja qualquer mudança na imagem.
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Princípio da independência dos raios de luz: dois ou mais raios de luz podem cruzar-se sem que sua propagação seja afetada.
Óptica ondulatória ou óptica física
Óptica ondulatória é a área da óptica que estuda a natureza ondulatória da luz. Nem todos os fenômenos ópticos podem ser explicados pela óptica geométrica, como é o caso da difração, da interferência e da polarização. Para que esses fenômenos aconteçam, é necessário que a luz seja compreendida como uma onda. Quer saber mais sobre o assunto? Acesse o nosso artigo: Óptica ondulatória.
Óptica quântica
A óptica evoluiu muito ao longo dos últimos anos, e hoje sabemos que a luz pode ser compreendida como um grande número de partículas sem carga elétrica e sem massa, chamadas de fótons. Fenômenos ópticos, como a emissão de corpo e negro e o efeito fotoelétrico, não podiam ser explicados por meio da óptica ondulatória, uma vez que, nesses casos, a luz comportava-se como partículas.
O estudo da óptica quântica teve suas bases lançadas por Max Planck, futuramente, seus alicerces foram fortalecidos com as inúmeras contribuições feitas por físicos como Albert Einstein.
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Resumo sobre óptica
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A óptica pode ser dividida em: geométrica, física ou ondulatória, e quântica.
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A óptica geométrica interpreta a luz como retas, chamadas de raios de luz.
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A óptica física interpreta a luz como ondas.
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A óptica quântica interpreta a luz como partículas chamadas de fótons.
Fenômenos ópticos
Fenômenos ópticos são aqueles que decorrem da interação entre luz e matéria. Existe uma vasta gama de fenômenos ópticos, são eles:
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Reflexão
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Refração
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Absorção
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Difração
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Polarização
Instrumentos ópticos
Instrumentos ópticos são equipamentos usados para corrigir ou realçar a visão humana. Entre os principais, podemos ressaltar:
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Lunetas e telescópios
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Lupas e microscópios
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Óculos e lentes de contato
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Binóculos
Meios ópticos
Meios ópticos são os meios físicos pelos quais a luz se propaga. Existem três classificações:
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Meios transparentes: permitem a passagem total de luz, é possível enxergar através deles com nitidez.
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Meios translúcidos: permitem a passagem parcial de luz, é possível enxergar a silhueta dos objetos por eles.
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Meios opacos: não permitem a passagem de luz, absorvem e/ou refletem toda luz que incide sobre eles.
Exercícios resolvidos sobre óptica
Vamos exercitar o nosso conhecimento sobre óptica? Resolva os nossos exercícios:
Questão 1) Associe corretamente os princípios da óptica geométrica com suas respectivas definições:
I. Princípio da propagação retilínea da luz
II. Princípio da independência dos raios de luz
III. Princípio da reversibilidade dos raios de luz
( ) Num meio homogêneo, a luz se propaga em linha reta.
( ) A trajetória ou o caminho de um raio não depende do sentido da propagação.
( ) Os raios de luz se propagam independentemente dos demais.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta para o preenchimento das lacunas anteriores.
a) I, II e III
b) II, I e III
c) III, II e I
d) I, III e II
Gabarito: Letra D
Resolução:
A ordem correta da associação entre as colunas é I, III e II.
Questão 2) O Teatro de Luz Negra, da República Tcheca, é um tipo de representação cênica caracterizada pelo uso do cenário escuro com uma iluminação estratégica dos objetos exibidos. No entanto, o termo luz negra é fisicamente incoerente, pois a coloração negra é justamente a ausência de luz. A luz branca é a composição de luz com vários comprimentos de onda, e a cor de um corpo é dada pelo comprimento de onda da luz que ele predominantemente reflete. Assim, um quadro que apresente as cores azul e branca quando iluminado pela luz solar, ao ser iluminado por uma luz monocromática de comprimento de onda correspondente à cor amarela, apresentará, respectivamente, uma coloração:
a) amarela e branca.
b) negra e amarela.
c) azul e negra.
d) totalmente negra.
Gabarito: Letra B
Resolução:
A porção azul do quadro ficará negra, uma vez que ela absorve completamente a luz que incide sobre ela. A parte branca do quadro refletirá a luz incidente e, por isso, ficará amarela, por fim, a parte amarela refletirá a parte amarela. Dessa forma, a resposta correta é a letra B.
Questão 3) Considere as seguintes afirmativas:
I. Nos meios transparentes, a luz percorre trajetórias bem definidas, ou seja, a luz passa por esses meios regularmente.
II. Nos meios translúcidos, a luz não se propaga. Esses meios absorvem e refletem essa luz, e a luz absorvida é transformada em outras formas de energia.
III. Nos meios opacos, a luz não passa com tanta facilidade como nos transparentes, neles sua trajetória não é regular.
É(são) verdadeira(s):
a) apenas I
b) apenas II
c) apenas III
d) I e III
e) II e III
Gabarito: Letra A
Resolução:
Vamos analisar as alternativas:
I – VERDADEIRA.
II – FALSA – A luz consegue propagar-se parcialmente nos meios translúcidos.
III – FALSA – A luz não consegue propagar-se em meios opacos.
Dessa forma, a alternativa correta é a letra A.
