Área da física que estuda os fenômenos relacionados à luz
A óptica é a área da física que se dedica ao estudo de fenômenos associados à luz. A depender da forma como a luz se comporta, ela se divide em óptica geométrica e a óptica física.
A óptica geométrica analisa a propagação da luz por meio dos raios, se dedicando ao estudo dos fenômenos de reflexão e refração, bem como, analisa espelhos, lentes e a propagação retilínea da luz.
A óptica física, também chamada de óptica quântica estuda a luz em forma de ondas. Ela analisa os fenômenos de composição, emissão, absorção, polarização, difração e interferência da luz.
O estudo da óptica física subdivide a análise da luz em forma de ondas, dando origem à óptica ondulatória e à óptica eletromagnética. A óptica ondulatória entende a luz como onda plana e através do estudo de difração e interferência, considera a frequência da luz e o comprimento da onda. Já a óptica eletromagnética explica a reflexão e a transmissão a partir do entendimento da luz como uma onda eletromagnética.
Os estudos relacionados à óptica começaram a se desenvolver por volta do século XVI, com os estudos de Galileu Galilei. Mais tarde esse campo recebeu contribuições de outros cientistas como René Descartes, Christiaan Huygens e Isaac Newton.
A óptica utiliza algumas fórmulas e conceitos que são essenciais para a compreensão dos fundamentos da óptica.
Luz
A luz é uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo com uma velocidade de 300.000 km/s. Na matéria, sua propagação varia de acordo com as características do meio material no qual incide. Portanto, sua propagação na matéria depende da densidade, espessura e composição do corpo.
Quando um raio de luz incide sobre uma superfície, ele pode ser refletido de forma regular ou difusa. Além disso, o raio pode ser refratado ou absorvido pelo meio no qual incide.
Em uma reflexão regular, o feixe de luz incide na superfície e reflete de forma cilíndrica. Já em uma reflexão difusa, os feixes de luz se refletem em variadas direções. A refração ocorre à medida que os raios de luz alteram a velocidade e direção, passando de um meio para outro. Enquanto a absorção acontece quando as superfícies absorvem a luz incidida.
Entre os componentes de sistemas ópticos mais úteis estão as lentes. (Foto: Pxhere)
Meios de propagação da luz
A luz pode se propagar através de diferentes tipos de meios:
Transparentes – são aquele que permitem a passagem dos feixes de luz, possibilitando a visão dos corpos com nitidez.
Translúcidos – são aqueles que possibilitam a propagação da luz, no entanto, ela ocorre de maneira desordenada de modo que os corpos são vistos sem nitidez.
Opacos – são aqueles que impedem completamente a passagem da luz e impossibilita a visão de corpos através deles.
Algumas fórmulas utilizadas em óptica
Algumas fórmulas são necessárias para compreender os fenômenos ópticos. No que se refere à propagação da luz, é possível utilizar as equações seguintes:
Lei da refração
Fórmula lei da refração.
Onde:
Índice de refração
Fórmula do índice de refração
Onde:
Lei de Snell-Descartes
Fórmula lei de Snell-Descartes.
Onde:
Índice relativo de refração entre dois meios
Fórmula índice relativo de refração
Onde:
Princípios fundamentais da óptica
A óptica utiliza alguns conceitos que são considerados princípios fundamentais da óptica. Entender esses princípios é essencial para a correta compreensão desse campo de estudo.
Princípio da Propagação Retilínea – de acordo com esse princípio, a luz sempre irá se propagar em linha reta quando incidir em meios homogêneos e transparentes.
Princípio da Independência de Raios de Luz – esse princípio diz que, ao se cruzarem, os raios de luz permanecem em trajetória individual, de modo que um feixe de luz não provoca mudança em relação ao outro.
Princípio da Reversibilidade da Luz – esse princípio diz que a luz é reversível, por isso os raios de luz têm a capacidade de fazer o caminho na direção inversa. Em outras palavras, esse princípio explica que a trajetória seguida por um feixe de luz, em um sentido, será a mesma quando o feixe mudar o sentido do percurso.
Óptica no dia a dia
Os estudos de óptica são bastante utilizados em biologia e na medicina. Através dela é possível explicar o funcionamento do olho humano, por exemplo. Além disso, óptica se faz presente em diversas situações do dia a dia, desde a observação fenômenos naturais como o arco-íris até aplicações em objetos como câmeras fotográficas e filmadoras. Confira algumas situações do cotidiano em que a óptica se faz presente:
•Ao usar óculos ou lentes de contatos;
•Ao usar aparelhos de observação, como os microscópios e telescópios;
•Ao olhar-se no espelho.