Luz

Luz – O que é

Para ver, deve haver luz. A luz incide sobre um objeto e, em seguida, é refletida ou refletida de volta aos nossos olhos. Nossos olhos são sensíveis a um certo tipo de luz chamada luz visível.

A luz visível são todas as cores (vermelho, amarelo, azul, etc.) que podemos ver.

Mas existem muitos outros tipos de luz que não podemos ver. As ondas de rádio são realmente iguais à luz. Um rádio é sensível a esse tipo de luz e a transforma em música que você pode ouvir.

Os raios X também são uma espécie de luz.

Os médicos usam um tipo especial de filme para ver as radiografias quando elas brilham pelo corpo.

Alguns animais, como as abelhas, podem ver a luz ultravioleta. Este é o tipo de luz que vem de uma luz negra e também da luz que provoca queimaduras de sol quando você fica fora de casa por muito tempo.

A luz é uma espécie de onda, algo como as ondas do mar ou ondas sonoras. As ondas transportam energia de um lugar para outro. Mas as ondas de luz não precisam de água, ar ou nada para viajar.

Eles podem se mover até mesmo no espaço vazio (ao contrário das ondas sonoras). As ondas de luz são feitas de uma mistura de eletricidade e magnetismo, por isso são chamadas de ondas eletromagnéticas.

Essas ondas viajam muito rapidamente, cerca de 186.000 milhas (300.000 quilômetros) por segundo. Isso significa que um feixe de luz pode dar 7 ½ vezes ao redor do mundo em um segundo.

Luz – Onda eletromagnética

Onda ou partícula

Imagine que você está em um parque, olhando para uma folha no galho de uma árvore.

Sabemos que a luz rebate na folha para o seu olho para lhe dizer que é verde – mas o que é luz, exatamente?

Duas primeiras ideias vêm do século 17: o cientista inglês Isaac Newton pensava que a luz era feita de pequenas partículas (ele as chamava de corpúsculos) emitidas por objetos quentes (como o sol ou o fogo), enquanto seu contemporâneo, o físico holandês Christiaan Huygens, pensava a luz era uma espécie de onda vibrando para cima e para baixo à medida que avançava.

Ainda assim, nenhum deles tinha um conceito do que a luz realmente era. (Newton não tinha ideia do que seus corpúsculos eram feitos; Huygen não tinha noção do que estava “ondulando”. A propósito, a questão de saber se um fóton é uma partícula ou onda nunca foi totalmente resolvida.)

Partículas minúsculas de luz

Podemos traçar os primeiros passos para entender a composição da luz em uma bancada em Copenhagen em 1820, onde o cientista dinamarquês Hans Christian Ørsted estava dando uma palestra sobre eletricidade.

Uma bússola estava perto da bateria que ele estava usando em sua demonstração e ele percebeu que a agulha da bússola sacudia repentinamente quando ligou ou desligou a bateria.

Isso significava que eletricidade e magnetismo estavam relacionados – ou, como foi descrito mais formalmente mais tarde, um campo elétrico variável cria um campo magnético.

Então, 11 anos depois, o cientista inglês Michael Faraday descobriu que o oposto parecia verdadeiro: que um campo magnético variável também cria um campo elétrico.

Foi o físico escocês James Clerk Maxwell quem coletou essas ideias sobre eletricidade e magnetismo (além de algumas outras) e as reuniu em uma teoria coerente de “eletromagnetismo”.

James Clerk Maxwell (1831-1879)

Mas o insight mais famoso de Maxwell foi quando ele combinou o trabalho de Ørsted e Faraday para explicar a essência da luz.

Ele percebeu que um campo elétrico variável poderia criar um campo magnético variável, que então criaria outro campo elétrico e assim por diante. O resultado seria um campo eletromagnético autossustentável, repetindo-se sem parar, viajando incrivelmente rápido.

Quão rápido?

Maxwell também foi capaz de calcular isso, a cerca de 300 milhões de metros por segundo – bem perto do que havia sido medido recentemente para a velocidade da luz.

E assim é a luz: um campo elétrico ligado a um campo magnético, voando pelo espaço.

Você pode pensar nos dois campos como parceiros de dança, envolvidos em um abraço eterno. Para manter a autogeração, os componentes elétricos e magnéticos precisam estar em sintonia.

São precisos dois para dançar o tango.

Agora sabemos que existe todo um espectro de ondas eletromagnéticas, cada uma delas diferenciada por seu comprimento de onda. (Você pode pensar no comprimento de onda como o comprimento da etapa de dança)

Na extremidade curta, os raios gama de alta energia podem ter um comprimento de onda muito menor do que um átomo de hidrogênio, enquanto na extremidade longa, as ondas de rádio de baixa energia podem ser tão longas quanto a largura do planeta Júpiter. A luz visível é uma fatia muito fina do espectro eletromagnético, de comprimentos de onda de cerca de 400 a 700 bilionésimos de metro, cerca da largura de uma bactéria E. coli ou cerca de 1% da largura de um cabelo humano.

Você pode se perguntar por que podemos ver essa faixa de luz e não outros comprimentos de onda. Existem duas razões principais para isso.

Primeiro, a “visão” geralmente envolve algum tipo de reação química desencadeada pela luz. Acontece que a química baseada no carbono de nossas células é iniciada por uma luz em torno da faixa visível.

Comprimentos de onda mais longos não carregam energia suficiente para desencadear as reações, enquanto a luz de comprimentos de onda mais curtos carrega muita energia e pode danificar a delicada química da vida (é por isso que a luz ultravioleta causa queimaduras de sol, por exemplo).

Em segundo lugar, a faixa de 400 a 700 nanômetros pode viajar muito longe na água antes de ser absorvida (é por isso que um copo d’água parece transparente para nós – quase toda a luz visível passa).

Os primeiros olhos evoluíram no fundo do mar e, portanto, essa faixa de luz detinha a maior vantagem evolutiva, em comparação com outros comprimentos de onda.

E então, de volta ao parque. Quando você olha para a folha, a luz que entra em seus olhos é uma onda de eletricidade e magnetismo de um comprimento de onda específico.

A luz atinge sua retina e desencadeia um padrão particular de mudanças químicas em suas células cone, que seu cérebro reconhece como “verde”.

Portanto, da próxima vez que vir alguém com olhos bonitos, você pode elogiá-lo por seus lindos detectores de ondas eletromagnéticas.

Luz – Energia

Luz é uma energia invisível, a qual nos causa a sensação de visão através de nossos olhos.

Corpos luminosos são aqueles que irradiam luz.

Por exemplo, o sol, as estrelas e o fogo são corpos luminosos.

A luz do sol leva aproximadamente oito minutos para atingir a superfície da Terra.

Corpos não-luminosos são aqueles que não irradiam sua própria luz e somente se tornam visíveis quando refletem outras fontes de luz aos nossos olhos.

Por exemplo, a lua e os planetas são corpos não-luminosos.

A luz sempre viaja em linha reta.

Um raio de luz é a trajetória em linha reta através do qual a energia luminosa se desloca em uma determinada direção.

Um feixe paralelo é a coleção de raios de luz em que os raios permanecem à mesma distância um dos outros.

Um feixe convergente é a coleção de raios de luz em que os raios lentamente convergem (se aproximam e finalmente se encontram em um ponto) conforme o feixe progride.

Um feixe divergente é a coleção de raios de luz em que os raios lentamente divergem (se afastam a partir de um ponto) conforme o feixe progride.

Meio óptico é qualquer meio através do qual a energia luminosa possa passar parcialmente ou totalmente.

Meio transparente é aquele que permite que a energia luminosa passe através dele quase completamente.

Portanto, todos os objetos são visíveis e podem ser vistos claramente através de meios transparentes tais como água e vidro claro.

Meio translúcido é aquele que permite que a energia luminosa passa através dele parcialmente (mas não completamente).

Portanto, objetos são visíveis mas não podem ser vistos claramente através de meios translúcidos tais como vidro jateado e lenço de papel.

Corpo opaco é aquele que não permite que a energia luminosa o atravesse.

Portanto, objetos não podem ser vistos através de corpos opacos, tais como madeira e metal.

Sombra é a região escura formada atrás de um corpo opaco quando este está posicionado no caminho da luz.

Ela consiste de duas regiões, chamadas umbra e penumbra.

Umbra é a região de escuridão total onde a luz não consegue alcançar.

Penumbra é a região de escuridão parcial situada ao redor da umbra.

Eclipse é a sombra projetada por corpos celestes uns sobre os outros.

Eclipse Solar ocorre quando a lua está entre o sol e a Terra.

A lua ocasionalmente fica alinhada entre o sol e a Terra.

Vista de algumas partes da Terra, a lua cobre o sol parcialmente ou totalmente.

Isto bloqueia a luz e causa um breve período de escuridão chamado eclipse solar (parcial ou total).

Quando a lua fica precisamente alinhada entre o sol e a Terra, ela cobre o centro do sol perfeitamente.

Somente um anel de luz solar aparece ao redor da sombra da lua.

Este tipo de eclipse é chamado de eclipse anular.

Eclipse Lunar ocorre quando a Terra está entre o sol e a lua.

A Terra ocasionalmente fica alinhada entre o sol e a lua.

Quando isto ocorre, a Terra bloqueia a luz do sol e projeta sua sombra sobre a superfície da lua.

Vista da Terra, esta sombra cobrindo a lua é conhecida como eclipse lunar.

O eclipse lunar ocorre com maior frequência e dura por mais tempo do que um eclipse solar.

Claridade de uma superfície é igual a potência (intensidade luminosa) da fonte de luz dividida pelo quadrado da distância.

Claridade de uma superfície = Potência (intensidade luminosa) da fonte de luz/Distância

Geralmente, claridade é medida em lux e a potência (intensidade luminosa) da fonte de luz é medida em candelas (cuja abreviatura é cd), enquanto a distância é medida em metros.

O fotômetro é o instrumento utilizado para comparar as intensidades luminosas de duas fontes de luz.

Fonte: wonders.physics.wisc.edu/br.syvum.com/cosmosmagazine.com/www.thegreatcoursesdaily.com/cdn.mos.cms.futurecdn.net