Física & Química

Óptica – o que é, conceitos, fórmulas, e como se dá o estudo da luz

A óptica é um ramo da Física que estuda a luz, fenômeno diretamente ligado à visão, sendo alvo de experimentos do ser humano desde a Antiguidade.

Atualizado em 22/06/2019

Como um ramo da Física, a Óptica visa o estudo da luz, assim como dos fenômenos relacionados a ela. As pessoas já se interessavam pelo tema milhares de anos antes de Cristo, embora fizessem experimentos rústicos.

O objeto da Óptica é a luz, posto que é ela que se estuda nesse ramo da Física. E o modo como essa luz é percebida alterá o forma do estudo. Sobre a luz podem incidir os fenômenos da reflexão, refração e difração.

É importante ressaltar igualmente que os meios por onde a luz se propaga fazem a diferença para ver o objeto. O meio pode ser transparente, translúcido e opaco.

Contexto Histórico

Achados históricos demonstram que cristais foram usados com o fim de se observar as estrelas no céu, e isso em 2283 a.C.. Ainda na Antiguidade, utilizava-se a lente de cristal para ampliar objetos na Assíria. Os gregos inclusive acendiam o fogo com lentes de vidro.

Saiba o que é óptica e como se dá o estudo da luz
Mas foi Galileu Galilei que revolucionou a Óptica, posto que criou o primeiro telescópio no ano de 1609. Também é dessa época a publicação da Lei da Refração, de Snell Descartes.

Importante ressaltar igualmente a façanha de Bradley, já que em 1728 ele calculou a velocidade da luz. Tendo chegado à fórmula seguinte: c = 3.08 x 10¹0 cm/s.

Não é possível falar de Óptica sem lembrar o físico neerlandês Christiaan Huygens. Ele concluiu estudos de que a luz pudesse ser uma onda, só que isso no distante ano de 1678. Por fim, Isaac Newton contribuiu com a teoria da variação do índice de refração da luz pela variação da cor.

A luz é o objeto Óptica

Saiba o que é óptica e como se dá o estudo da luz

Dizer que a luz é o objeto da óptica significa que é ela que se estuda nesse ramo da Física. A luz se propaga em todas as possíveis direções, bem como em linha reta. Os fenômenos da luz variam de diversos modos, só que estudá-los requer várias áreas da Física.

A luz pode ser alterada quanto à forma como é percebida, o que modificará a maneira de a estudar. Os fenômenos que incidem sobre a luz e a alteram são: reflexão, refração e difração.

Os Princípios da Óptica

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Os princípios fundamentais da Óptica são o da Propagação Retilínea, Independência de Raios de Luz e o da Reversibilidade da Luz. Segundo o Princípio da Propagação Retilínea, a luz sempre se propaga em linha reta.

Já o Princípio da Independência de Raios de Luz diz que os raios de luz são independentes. Ainda que eles se cruzem, sua direção não se alterará.

O Princípio da Reversibilidade da Luz, por óbvio, institui que a luz é reversível. Um exemplo clássico: assim como vimos uma pessoa pelo espelho, também ela nos verá. Conclui-se que os raios de luz fazem sempre o mesmo caminho na direção inversa.

Os Meios em que a Luz se Propaga

Já se constatou que a luz se propaga em três tipos diferentes de meios: transparentes, translúcidos e opacos.

Os raios de luz perpassam em ordem quando em meios transparentes, o que possibilita que os objetos sejam reconhecidos. Na Óptica, o melhor exemplo de meio transparente é o ar da atmosfera.

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Também pelos meios translúcidos a luz consegue passada, ocorre que de forma desorganizada. Com isso, a imagem de um corpo não se mostra com nitidez. Um vidro fosco é exemplo de meios translúcidos de propagação da luz.

A imagem não pode ser vista através de um meio opaco, posto que por ele a luz não passa. Uma parede ou uma rocha são exemplos de meios opacos.

Quais as Fórmulas da Óptica

Tal como ocorre em muitas áreas da Física, também a Óptica tem leis e fórmulas. Elas contribuem para seus cálculos, assim como o entendimento de seus fenômenos. Sendo assim, na Lei da Refração, i = r. Isto é: i = ângulo de incidência, r = ângulo de reflexão.

Nos espelhos planos, a imagem virtual é direta, além de apresentar tamanho igual ao objeto. Já nos espelhos convexos e lentes convergentes, a imagem virtual é direta, só que menor que o objeto.

Na associação de espelhos planos, n = 360º / α – 1. Isto é: n = número de imagens, α = ângulo de abertura entre os espelhos. Importante ressaltar igualmente a Equação de Gauss, em que 1 / f = 1 / di + 1 / do. Isto é: f = distância focal, di = distância da imagem, do = distância do objeto.

Na ampliação, A = f / f – do. Isto é: A = ampliação, f = distância focal, do = distância do objeto. Na Refração da Luz, há o índice de refração absoluto em um meio nm = c / vm. Isto é: nm = índice de refração no meio, c = velocidade da luz no vácuo, vm = velocidade da luz no meio.

Destaque para a Lei de Snell-Descartes, qual seja, n1sen(i) = n2sen(r). Isto é: n1 = índice de refração do meio 1, i = ângulo de incidência, n2 = índice de refração do meio 2, r = ângulo de refração.

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Fonte: Wikipédia, Stoodi, Brasil Escola, Mundo Educação, Significados, Alunos Online, Descomplica, Educa Mais Brasil.

Fonte das imagens: Stoodi, SP Cultura, Giz Modo, Slide Serve, Toda Matéria, Pinterest.