Fundamentos da óptica

• Fontes primárias: Também chamadas de corpos luminosos, são corpos que emitem luz própria, como por exemplo, o Sol, as estrelas, a chama de uma vela, uma lâmpada acesa, etc.
• Fontes secundárias: Também chamadas de corpos iluminados, são os corpos que enviam a luz que recebem de outras fontes, como por exemplo, a Lua, os planetas, as nuvens, os objectos visíveis que não têm luz própria.

Reflexão regular

A luz que incide na superfície e retorna ao mesmo meio, regularmente, ou seja, os raios incidentes e reflectidos são paralelos. Ocorre em superfícies metálicas bem polidas, como espelhos.

Reflexão difusa

A luz que incide sobre a superfície volta ao mesmo meio, de forma irregular, ou seja, os raios incidentes são paralelos, mas os reflectidos são irregulares. Ocorre em superfícies rugosas e é responsável pela visibilidade dos objectos.

Refração

A luz incide e atravessa a superfície, continuando a propagar-se noutro meio. Ambos os raios (incidentes e refractados) são paralelos, no entanto, os raios refractados seguem uma trajectória inclinada em relação aos incididos. Ocorre quando a superfície separa dois meios transparentes.

Absorção

A luz incide na superfície, no entanto, não é reflectida e nem refractada, sendo absorvida pelo corpo e aquecendo-o. Ocorre em corpos de superfície escura.

Princípio da independência dos raios de luz

Quando os raios de luz se cruzam, estes seguem independentemente, cada um a sua trajectória.

Princípio da propagação rectilínea da luz

Todo o raio de luz percorre trajectórias rectilíneas em meios transparentes e homogéneos.

Um meio homogéneo é aquele que apresenta as mesmas características em todos os elementos de volume.

Um meio isótropo, ou isotrópico, é aquele em que a velocidade de propagação da luz e as demais propriedades ópticas não são dependentes da direcção em que é realizada a medida.

Um meio ordinário é aquele que é, ao mesmo tempo, transparente, homogéneo e isótropo, como por exemplo, o vácuo.

Sombra e penúmbra

Quando um corpo opaco é colocado entre uma fonte de luz e um anteparo é possível delimitar regiões de sombra e penúmbra. A sombra é a região do espaço que não recebe luz directa da fonte. Penúmbra é a região do espaço que recebe apenas parte da luz directa da fonte, sendo encontrada apenas quando o corpo opaco é posto sob influência de uma fonte extensa. Ou seja:

• Fonte de luz puntiforme

• Fonte de luz extensa

Câmara escura de orifício

Uma câmara escura de orifício consiste num equipamento formado por uma caixa de paredes totalmente opacas, sendo que no meio de uma das faces existe um pequeno orifício.

Ao colocar-se um objecto de tamanho o, de frente para o orifício, a uma distância p, nota-se que uma imagem reflectida, de tamanho i, aparece na face oposta da caixa, a uma distância p', mas de foma invertida. Conforme ilustra a figura:

Desta forma, a partir de uma semelhança geométrica pode expressar-se a seguinta equação:

Sendo esta conhecida como a Equação da câmara escura.

Tipos de reflexão e refracção

Reflexão é o fenómeno que consiste no facto de a luz voltar a propagar-se no meio de origem, após incidir sobre uma superfície de separação entre dois meios.

Refracção é o fenómeno que consiste no facto da luz passar de um meio para outro meio diferente.

Durente uma reflexão são conservadas a frequência e a velocidade de propagação, enquanto durante a refracção, apenas a frequência é mantida constante.

Reflexão e refracção regular

Acontece quando, por exemplo, um feixe cilíndrico de luz atinge uma superfície totalmente lisa, ou tranquila, desta forma, os feixes refletidos e refratados também serão cilíndricos, logo os raios de luz serão paralelos entre si.

Reflexão e refracção difusa

Acontece quando, por exemplo, um feixe cilíndrico de luz atinge uma superfície rugosa, ou agitada, fazendo com que os raios de luz refletidos e refratados tenham direção aleatória por todo o espaço.

Reflexão e refracção seletiva

A luz branca que recebemos do sol, ou de lâmpadas fluorescentes, por exemplo, é policromática, ou seja, é formada por mais de uma luz monocromática, no caso do sol, as sete do arco-íris: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

Sendo assim, um objecto ao ser iluminado por luz branca "selecciona" no espectro solar as cores que vemos e as reflectem de forma difusa, sendo assim, vistas por nós.

Se um corpo é visto branco, é porque ele reflecte todas as cores do espectro solar.

Se um corpo é visto vermelho, por exemplo, ele absorve todas as outras cores do espectro, reflectindo apenas o vermelho.

Se um corpo é "visto" negro, é por que ele absorve todas as cores do espectro solar.

Chama-se filtro de luz à peça, normalmente acrílica, que deixa passar apenas um das cores do espectro solar, ou seja, um filtro vermelho, faz com que a única cor refractada de forma selectiva seja a vermelha.

É muito comum o uso de filtros de luz na astronomia para observar estrelas, já que estas apresentam diferentes cores, conforme a sua temperatura e distância da Terra, principalmente.

Ponto imagem e ponto objecto

Chama-se ponto objecto, relativamente a um sistema óptico, o vértice do feixe de luz que incide sobre um objecto ou uma superfície, sendo dividido em três tipos principais:

Chama-se ponto imagem, relativamente a um sistema óptico, o vértice de um feixe de luz emergente, ou seja, após ser incidido.