A luz (parte 3)

Refracção da luz

A refracção da luz acontece quando a luz passa de um meio óptico para outro meio óptico, onde a velocidade da propagação da luz é diferente. Em geral, quando a luz é refractada muda de direcção.

Verifica-se que:

• O raio refractado aproxima-se da normal quando a velocidade no segundo meio é inferior à velocidade no primeiro meio; caso contrário afasta-se da normal.
• Quando o ângulo de incidência do raio luminoso é igual a 0º (ou seja, quando o raio incide na perpendicular à superfície de separação dos meios) não ocorre a mudança de direção.

Velocidade da luz (m/s)       Meio

       3,0 x 10^8                        Ar       

        2,2 x 10^8                    Água

       2,0 x 10^8                   Vidro

Reflexão Total da Luz A refração total da luz ocorre quando a luz passa do meio óptico A para o meio óptico B onde a velocidade de propagação da luz é maior. Assim o raio vai-se afastar da normal.

Lentes

As lentes são geralmente corpos de vidro ou plástico tratado limitados por uma ou duas superfícies curvas. Há dois tipos de lentes: as lentes convergentes (possuem bordos menos grossos e têm maior espessura no centro, fazendo convergir os raios de luz paralelamente ao eixo principal para um único ponto - o foco principal) e as lentes divergentes (possuem bordos mais grossos e têm menor espessura no centro fazendo divergir os raios da luz paralelos ao eixo principal, de modo que o prolongamento dos raios refractados para trás da lente da lente se encontram num ponto - virtual). 

Características das imagens obtidas por refração para cada tipo de lente em função à posição onde estão:

Convergentes:

• Objecto para lá da dupla distância focal.
• Real;
• Invertida;
• Menor do que o objecto;
• Aplicação: Máquinas fotográficas, Olho Humano.

• Objecto entre o foco e a dupla distância focal.
• Real;
• Invertida;
• Maior que o objecto;
• Aplicação: Projector de slides.

• Objecto entre a lente e o foco.
• Virtual;
• Direita;
• Maior que o objecto;
• Aplicação: Lupas.

Divergentes:

• Objecto em qualquer posição.
• Virtual;
• Direita;
• Menor do que o objecto;
• Aplicação: Óculo das portas exteriores das casas.

O olho Humano

Constituição do olho: O olho em si é composto pelo globo ocular, as pestanas e as sobrancelhas. O globo ocular é então constituído por: humor aquoso, humor vítreo, esclerótica, córnea, íris, pupila, cristalina, retina e nervo óptico. Aqui eu vou apenas explicar e estudar três desses elementos, sendo eles o cristalino, a pupila e a retina.

Cristalino - O cristalino situa-se entre a íris e o humor vítreo. Serve para focar os objectos. Com o envelhecimento do ser humano o cristalino vai perdendo as suas magníficas características formando por vezes cataratas que só conseguem ser tratadas através de uma cirurgia que consiste na substituição do cristalino por outra lente artificial com a mesma função e características.

Pupila - A pupila ao contrário do pensado popularmente, não é preta. É sim uma abertura circular por onde entra a luz, a parte preta que vemos é a retina que está no fundo do olho. Este buraco é ajustado consoante a luminosidade do local onde o indivíduo se encontra. Se estiver muito escuro este buraco vai-se dilatar aumentando de tamanho com o objectivo de capturar mais luz. Quando a luminosidade é muito elevada este buraco fecha-se (não totalmente como é óbvio) mas apenas o bastante para capturar menos luz.

Retina - Esta parte do olho 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 conectada ao nervo óptico que por sua vez comunica com o cérebro.

Defeitos da visão:

Miopia: Na miopia, a imagem dos objectos distantes é focada à frente da retina e não em cima dela. A miopia é devida a uma deficiência no globo ocular que é demasiado comprido ou de um cristalino demasiado convergente.

Hipermetropia: Na hipermetropia, a focagem da imagem dos objectos é feita atrás da retina, devido a uma deficiência do globo ocular que é demasiado achatado ou um cristalino pouco convergente. (Na imagem a baixo, a primeira figura representa um olho de um hipermetrope com a lente e na segunda o olho de um hipermetrope sem a lente).

Astigmatismo: Normalmente, o astigmatismo está relacionado com a curvatura irregular da córnea. A forma da córnea é mais ovalada do que esférica. Este pequeno desajuste faz com que a luz se refracte em vários pontos da retina em vez de se focar apenas num, originando uma desfocagem deficiente.

Persbiopia: A perbiopia é tambem chamada de vista cansada, surge quando o cristalino perde a capacidade de focar a imagem devido à rigidez dos músculos do olho. Manifesta-se na dificuldade em realizar tarefas que exijam uma visão muito próxima como por exemplo enfiar uma linha no buraco de uma agulha.

Correcção dos problemas da visão

A miopia é corrigida com lentes divergentes. Os raios de luz divergem depois de passar a lente e assim a convergência excessiva feita pelo olho é balançada e agora a projecção da imagem vai ser feita mesmo sobre a retina.

A hipermetropia é corrigida com lentes convergentes. A convergência insuficiente feita pelo olho é agora balançada com a nova lente. Os raios de luz agora vão incidir mesmo por cima da retina.

A Luz (parte 2 - espelhos)

Formação de Imagens em Espelhos...

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

As imagens obtidas em espelhos têm as seguintes características: 

• São direitas e têm o mesmo tamanho do objecto reflectido;
• Estão à mesma distância do espelho que o objecto;
• São virtuais pois não se consegue projectar num alvo;
• São lateralmente invertidas (a parte direita do objecto é a parte esquerda da reflexão).

Esféricos: Os espelhos esféricos podem ser ou côncavos ou convexos. Nos espelhos côncavos a superfície polida é a parte interior enquanto que nos espelhos convexos a parte polida é a parte exterior.

Características dos espelhos esféricos

Côncavos: Os espelhos côncavos têm várias aplicações e de acordo com cada aplicação cada espelho tem as suas características:

• Objecto para lá do centro de curvatura do espelho.
• Real;
• Invertida;
• Menor do que o objecto;
• Usado em instrumentos ópticos.

• Objecto entre o centro de curvatura e o foco.
• Real;
• Invertida;
• Maior do que o objecto;
• Telescópios.

• Objecto entre o foco e o vértice do espelho.
• Virtual;
• Direita;
• Maior do que o objecto;
• Espelhos de toilette.

Convexos: Os espelhos convexos têm as seguintes aplicações e características:

• Objecto em qualquer posição.
• Virtual;
• Direita;
• Menor que o objeto;
• Espelhos de segurança dos supermercados ou nas estradas.

A Luz (parte 1)

A luz propaga-se em linha recta e radialmente em todas as direcções sempre que o meio seja o mesmo. Cada uma das direcçõed rectilínias segundo a qual se propaga a luz chama-se raio luminoso. As fontes luminosas emitem feixes de raios luminosos.
Podemos classificar os feixes de luz quanto a sua propagação no meio:

• Materiais transparentes - São materiais que se deixam atravessar pela luz, permitindo uma visão nítida através deles. São exemplos de materiais transparentes, o vidro, o acrílico ou o papel celofane.

• Materiais translúcidos - São aqueles que só permitem a passagem parcial da luz, sendo impossível ver com nitidez através deles. O vidro fosco, o papel vegetal ou a gelatina são exemplos de materiais translúcidos.

• Materiais opacos - São aqueles que não se deixam atravessar pela luz, ou seja, através deles não é possível ver os objectos. Os metais, a madeira ou o granito são exemplos deste tipo de materiais.
  
  
  A Luz não se desvia dos obstáculos!
  
  
  De acordo com o material onde é incidida a luz pode haver a criação de sombra e de penumbra.
  
  
  Quando o material que passa é transparente ou translúcido não há a criação de sombra ou de penumbra.
  
  
  Quando a luz incide num objecto opaco esta não passa, criando uma sombra e/ou penumbra. Como a luz tem uma propagação rectilínia atrás desse objecto vai haver a formação de uma sombra: Esta é totalmente escura pois não recebe luz absolutamente nenhuma e pode haver também a formação da penumbra: Esta apresenta uma cor cinzenta mais clara pois recebe parte da luz.
  
  
  
  
  
  Triângulo de Visão
  
  
  Um corpo não luminoso pode ser visto pelo observador se houver um corpo luminoso e esse corpo estiver a incidir a sua luz sobre o objecto a ser estudado. Isto é o triângulo de visão.
  
  
  
  
  
  
  

  Reflexão da Luz

  
  

  A reflexão da luz é a mudança de direcção ou de sentido dos raios luminosos quando incidem certas superfícies, continuando a luz a propagar-se no mesmo meio óptico. Nas superfícies muito bem polidas (água parada, mármore nas bancadas das cozinhas...) ocorre a reflexão regular da luz (ou simplesmente reflexão). Nas superfícies mais rugosas (paredes ou água depois de lá cair uma pedra) ocorre uma reflexão difusa da luz (ou simplesmente difusão da luz).

  
  

  

  
  

  
  

  Leis da reflexão da Luz

  
  

  1. O raio incidente, o raio reflectido e a normal estão no mesmo plano;

  2. Os ângulos de incidência e de reflexão são iguais (mesma amplitude).

  
  

  

  i = incidente ||| r = reflectido ||| N = normal

Sons audíveis e não audíveis

Apenas alguns sons são audíveis para o ouvido humano. O conjunto de sons que ouvimos (nós Humanos) chama-se espectro sonoro.

Porém outros seres vivos conseguem ouvir os sons que nós não conseguímos, como por exemplo os morcegos, cães, gatos etc...

Para avaliarmos a intensidade dos sons usamos a escala de decibéis:

P.S. Depois do limiar da dor vem a surdez

Fenómenos do Som

Todos os dias deparamo-nos com coisas fantásticas do som, a essas "coisas" chamamos de fenómenos do som. Esses fenómenos são os seguintes:

• Reflexão (eco ou reverberação)
• Refração
• Ressonância
• Absorção
• Difração

Reflexão do som:

Eco: O eco é a repetição exacta de um som que foi produzido poucos segundos antes. O eco apenas acontece quando o som bate numa superfície dura e sem poros. Ao embater nessa superfície o som é obrigado a mudar de direcção percorrendo a distância inversa à que já fez.

Para que o Homem consiga destinguir dois sons um do outro tem de ocorrer um intervalo mínimo entre eles de 0,1 segundos.

Sabendo que a velocidade do Som no ar é de 340 m/s, calcula a distância mínima que tem de existir desde a fonte sonora e o objeto reflector.

Resolução:

D = ?

Vsom = 340 m/s

Δt = 0,1 s

d = v x Δt

x = 340 x 0,1

x = 34 m

A distância necessária é de 34 metros, mas o som tem de ir em direção à superfície refletora e fazer o precurso inverso logo metade de 34 é 17.

R: São necessários 17 metros de distância entre a pessoa e a superfície.

Reverberação: Quando a distância da fonte sonora é inferior a 17 metros a distância, ocorre a reverberação do som. Neste caso é impossível de se destinguir os sons e ao ouvido Humano parece o prolongamento ou o arrastar do som original.

• Refracção do Som: A refracção do som ocorre quando o som encontra um objecto e prolonga-se através dela até outro meio. Por exemplo nas escolas, para reduzir o ruído de umas salas para outras coloca-se entre as paredes objector porosos ou deixa-se espaço para o ar pois a velocidade da propagação do som no ar é muito inferior à do som nos sólidos.

• Ressonância do Som: A Ressonância Acústica é gerada quando uma fonte emite um som de frequência igual à frequência de vibração natural de um receptor. Como em todo tipo de ressonância, ocorre uma espécie de amplificação do som, aumentando a intensidade deste.

P.S. A razão para apenas um dos copos de cristal se ter partido é a seguinte, o copo que se partiu tinha a mesma frequência de som que estava a ser reproduzido, o outro não. O mesmo acontece quando antigamente os soldados ao caminharem todos ao mesmo paço e ao passarem algumas pontes elas partiam-se no tabuleiro. Hoje em dia as tropas ao marcharem por baixo das pontes trocam o paço para tal não acontecer novamente.

• Absorção: Certos materiais absorvem o som, logo são usados para isolar casas, a cortiça e a lã são exemplos de materiais que absorvem o som. As salas de espectáculos, como cinemas ou teatros, são geralmente muito espaçosas. Se não forem tidos em conta alguns aspectos, pode ocorrer no interior destas salas o efeito de eco e seria bastante desagradável assistir a um filme ou a uma peça de teatro e ouvir constantemente o eco de todos os sons emitidos na sala. Como já deves ter reparado, é habitual estas salas terem as paredes revestidas de tecido ou de cortiça. Estes materiais são colocados para minimizar o efeito de reflexão do som e, consequentemente, o eco, pois absorvem o som.

• Difração do Som: Sabes com certeza que o som pode contornar obstáculos: por exemplo, é normal ouvires uma pessoa que se encontra do outro lado de uma esquina ou numa outra divisão, através de uma porta aberta. Embora não exista uma linha reta entre a fonte sonora e o receptor (ou seja, não se conseguem ver), é possível ouvir os sons produzidos.