Velocidade da Luz

Histórico

Os antigos pensavam que a luz tinha velocidade infinita, achando que ela poderia percorrer qualquer distância, por maior que fosse, sem gastar nenhum tempo para isso.

Talvez o primeiro a tentar medir a velocidade da luz tenha sido Galileu. Tentou mas não conseguiu, com os meios que dispunha, porque a luz é rápida demais.

No tempo que você leva para piscar os olhos ela já percorreu a distância do Oiapoque ao Xuí.

Hoje todo mundo sabe que a velocidade da luz é aproximadamente 300.000 quilômetros por segundo.

Um valor muito bem conhecido e certamente um dos melhor determinado em todo campo de fenômenos físicos é a velocidade com que a luz se propaga. Além disso, esta constante é uma das de maior importância em toda teoria física. A obtenção da velocidade da luz teoricamente, é feita a partir do mesmo conceito básico que se usa para chegar até a velocidade de propagaçào de uma onda mecânica, ou seja, aceitando que a luz é uma onda. A diferença é que a luz não necessita de um meio material para se propagar, embora ela também se propague em meios materiais.

As primeiras medidas da velocidade da luz

A história da busca de seu valor é naturalmente tão velha quanto a própria ciência. Empédocles foi o primeiro a sugerir que a luz requeria provavelmente um tempo finito para passar entre dois pontos. Galileu foi o primeiro a propor um método para tentar medi-la. A sugestão de Galileu era colocar, o mais afastado possível um do outro, dois homens com lanternas que podiam acender e apagar. Um deles A, descobria sua lanterna, de modo que o outro B, pudesse vê-la. Por sua vez B, descobria a sua no instante em que ele visse a luz de A, e A media o tempo entre descobrir sua lanterna e enchergar a luz de B. Certamente a experiência falhou porque o tempo de reação dos dois indivíduos era grande e também havia variações maiores do que o tempo necessário para a luz percorrer os poucos quilômetros entre os dois observadores, que é de 10-5 s.

Medidas Astronômicas da velocidade da luz

Em 1675 Rømer, astrônomo dinamarquês, fez a primeira medida utilizando uma distância astronômica em vez de terrestre. Ele observou que os eclipses do primeiro satélite de Júpiter ocorriam em intervalos ligeiramente menores menores à medida que a terra se aproximava de Júpiter, de C para A; do que quando ele se afastava de Jupiter, de A para C.

Desde que o tempo entre os eclipses, tirada a média durante um ano, era bem constante (apesar do ganho total de 16’26” em 6 meses, seguido de uma perda do mesmo valor por mais 6 meses), Rømer interpretou corretamente o ganho ou a perda como sendo o tempo necessário para os sinais luminosos do eclipse atravessarem o diâmetro da órbita terrestre.

Então, como o diâmetro médio da terra é de 302,4 x 106 km, e o tempo de 986 s, ele calculou a velocidade da luz como sendo de 307.200 km/s.

Método de Roemer para a medida da velocidade da luz. O intervalo de tempo entre os eclipses da lua de Júpiter parece maior quando a terra desloca de A para C do que quando ela se move de C para A. A diferença se deve ao tempo que a luz leva para percorrer a distância coberta pela Terra, durante um período de revolução do satélite.

Uma Segunda determinação apareceu por um método completamente diferente, feita em 1729 pelo astrônomo inglês Bradley.

Ele evidenciou que a posição de uma estrela, observada de uma direção em ângulo reto com o movimento orbital da terra, é deslocada de sua verdadeira posição por um ângulo de 20,44 segundos de arco, que é chamado de ângulo de aberração, e resulta do fato de que enquanto a luz esta caminhando para o tubo do telescópio, este é deslocado pelo movimento da terra, de uma distância não totalmente desprezível.

Nota-se que tg a = v/c onde v é a velocidade da terra e c é a velocidade da luz.

Se D é o diâmetro da órbita terrestre e s é o número de segundos em um ano, então:

v  = p D/ s            e            c  = p D/ s tg a

Experimento de Bradley para a determinação da velocidade da luz por berração

Medidas Terrestres da velocidade da luz

O primeiro método de laboratório para medida da velocidade da luz em distâncias terrestres foi feito pelo francês Fizeau em 1849.

Ele usou uma grande roda dentada girando rapidamente em frente a uma fonte brilhante que funcionava da seguinte forma:

A luz emitida por uma fonte S, atravessa a lente convergente L1, é refletida pelo espelho semi-transparente M1 e forma, no espaço, em S1 uma imagem da fonte.

O espelho M1 foi coberto com uma película muito fina dando a ele uma propriedade de ser semi-espelhado, isto é a metade da luz que chega nele é refletida e a outra metade é transmitida. A luz, proveniente da imagem S1, penetra na lente L2 e emerge do lado oposto com um feixe paralelo. Após passar pela lente L3, é refletida pelo espelho M de volta, em sentido contrário, mas a sua direção original.

No experimento de Fizeau, a distância d entre a imagem S1 e o espelho M foi de 8.630 m. Quando a luz atinge, novamente, o espelho M1 parte dela é transmitida, indo até o olho do observador, após atravessar a lente convergente L4.

Assim, o observador verá uma imagem da fonte S1 formada por luz que terá percorrido uma distância 2d, de ida e volta entre a roda e o espelho M.

Experimento de Fizeau

É obvio que o método de Fizeau era certamente uma adaptação altamente mecanizada do método proposto por Galileu. Na experiência de Fizeau a luz, durante o percurso discutido acima, passa por uma roda dentada R1. Se esta roda gira lentamente, a imagem vista pelo observador será intermitente. A medida que sua velocidade aumenta a imagem formada no olho do observador diminui as interrupções. Contudo, podemos ir aumentando a freqüência de rotação da roda até que nenhuma imagem seja formada no olho do observador. Isto ocorrerá quando o tempo gasto pela luz para percorrer a distância 2d for igual ao tempo gasto para girar a fenda de um ângulo equivalente ao ângulo entre dois dentes consecutivos da roda dentada. Sendo isto possível, podemos encontrar uma relação matemática para calcular a velocidade da luz, isto é, o tempo t gasto para a luz percorrer a distância 2d é igual a t = 2d/c. Por outro lado, o tempo t gasto para girar a roda dentada de um ângulo a , pode ser calculado usando a frequência angular da roda; comparando as duas equações para o tempo, temos que 2d/c = 1/2NV sendo N o número de dentes e se a roda dá V voltas por segundo. Como conhecemos os valores de d, a e v, podemos facilmente calcular a velocidade da luz. No primeiro experimento realizado por Fizeau, a roda tinha 720 dentes, v = 12,609 rps, d = 8.630m e o ângulo a = 1/1.440 de rotação.

Com isto ele obteve, para a velocidade da luz, o valor de c = 313.300 km/s. Numa segunda tentativa ele melhorou os seus resultados, encontrando c = 301.400 km/s, resultados estes considerados, na época, de grande precisão.

Cornu, que melhorou os detalhes de Fizeau, obteve em 1876 um valor que corrigido era de 299.950 km/s (no vácuo).

Qual é exatamente a velocidade da luz?

Uma medida da velocidade da luz usando lasers, feita pelo Bureau Nacional de Padrões dos Estados Unidos, em 1983, obteve como resultado, 299.792,4586 Km/s, com incerteza de mais ou menos 0,0003 Km/s.

A partir do ano de 1983, por decisão dos órgãos científicos internacionais, a velocidade da luz passou a ser considerada uma constante universal com valor bem determinado, exatamente igual a:

C = 299.792.458 m/s

Ou seja, quase 300.000 km por segundo.

Fazendo as contas:

300.000 x 60 segundos = 18.000.000 km/minuto (18 milhões)

18.000.000 x 60 minutos = 1.080.000.000 km/hora (1 bilhão)

1.080.000.000 x 24 horas = 25.920.000.000 km/dia (25 bilhões)

25.920.000.000 x 365 dias = 9.460.800.000.000 km/ano (9 trilhões)

Relatividade especial e a velocidade da luz

De acordo com a mecânica Newtoniana, não há, em princípio, um limite superior para a velocidade imposta a um corpo. Imaginemos um corpo constantemente sujeito à aceleração da gravidade (g = 9,8 m/s2).

Partindo do repouso, após um ano sua velocidade seria igual à velocidade da luz no vácuo, e após dois anos, seria o dobro desta velocidade. assim a velocidade atingida parece ser ilimitada. Mas, quando tentamos obter velocidades tão altas quanto a da luz, observamos um desvio da mecânica newtoniana, sendo esta não adequada à todas as situações.

No contexto da Relatividade Especial, a velocidade da luz é o limite absoluto da velocidade em nosso universo para qualquer objeto que contenha massa real. Isto ocorre porque quando um corpo se aproxima da velocidade da luz, mais e mais da energia fornecida ao corpo aparece sob a forma de massa adicional.

Assim, quanto mais rápido o corpo, mais a energia cinética envolvida no movimento tem como efeito principal causar um aumento em sua massa-energia em lugar de velocidade, sendo que a massa-energia vai ao infinito nos limites da velocidade da luz.

A síntese disto está expresso em uma das mais importantes equações da física, proposta por Albert Einstein:

Albert Einstein

E = m*c2

“A velocidade da luz em qualquer sistema de referência tem o mesmo valor, independente do movimento do referencial”. 2o Postulado da Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein

Velocidade da Luz no televisor

Objetivo

Medir a velocidade de uma onda eletromagnética usando um televisor.

Descrição

Ligue um televisor, de preferência preto-e-branco, dos antigos, com antena interna e dirija essa antena na direção da antena da emissora. Coloque uma placa grande de metal na mesma linha que as antenas, ficando a antena interna entre a placa e a antena da emissora. Vá afastando a placa, mantendo-a perpendicular à linha das antenas, e observe a imagem. Para uma dada distância a imagem se deteriora visivelmente. Afastando um pouco mais, a imagem volta melhorar.

Afastando mais um pouco, novamente, a imagem piora. Anote as distâncias em que a imagem se deteriora. O comprimento de onda do sinal da emissora será dado por 2xL/n, onde L é a distância entre a placa e a antena interna; n é ordem da posição onde a imagem fica ruim, isto é, n=0,1,2, etc. Com esses valores, acha-se uma média para o comprimento de onda. Multiplicando esse comprimento de onda pela freqüência do sinal da emissora, obtém-se a velocidade da onda, que é a velocidade da luz.

Análise

O comprimento de onda dos sinais de televisão é sempre da ordem de poucos metros. Sendo L esse comprimento, a velocidade da onda é dada por c = Lf, onde f é a frequência da onda.

O televisor recebe dois sinais: o sinal vindo da emissora e o sinal refletido na placa de metal. Quando a distância entre a antena interna e a placa é um número inteiro de meios comprimentos de onda dá-se interferência destrutiva e a imagem se deteriora.

Material

Televisor, de preferência velho e preto e branco. Televisores coloridos mais modernos costumam ter um circuito que ajusta a freqüência de sintonia automaticamente. Isso é muito bom para o telespectador normal, mas, péssimo para sua experiência pois você quer exatamente deteriorar a imagem por interferência. Placa metálica razoavelmente grande (1 metro quadrado ou mais).Antena interna.

Dicas

A placa metálica pode ser uma meia-folha de compensado coberta de papel alumínio. Use o ajuste fino do televisor para dessintonizar ligeiramente a recepção do sinal. Isso facilita a determinação dos pontos de mínimo evitando que o circuito de sintonia automática atrapalhe a observaç Obtenha o valor da frequência da emissora telefonando para lá e perguntando. Faça isso com mais de uma emissora para medir com mais de um valor de frequência. Mas, não esqueça que cada emissora pode ter uma posição diferente de suas antenas.

Antonio Rodolfo dos Santos

Fonte: educar.sc.usp.br

Velocidade da Luz

A quarta dimensão

Em primeiro lugar teremos a teoria especial da relatividade de Einstein.

A importância central dessa teoria é que a passagem do tempo não é absoluta. A velocidade com que o tempo passa é diferente para uma pessoa “em repouso” e para a outra pessoa que está se movendo em grande velocidade em relação àquela pessoa em repouso, apesar de que para cada uma delas o tempo seja o tempo real, isto é, normal. Com a descoberta da relatividade descobrimos que o tempo e o espaço não são separados. A relatividade espacial, mostrou que os princípios de Newton não são válidos para condições extremas.

Galileu e Newton também estudaram a “relatividade”, mas na época seu conceito era diferente. Na relatividade galileana mostram a necessidade de um referencial para descrever o movimento de um objeto.

Aproximando – se o fim do século XIX, os fatos que eram descobertos pareciam contradizer ou não ser abordados pelas leis físicas da época.

O físico escocês James Clerk Maxwell, em 1861 e 1865, publicou seus dois célebres ensaios sobre um campo eletromagnético invisível que incluía um amplo conjunto de ondas. Ele mostrava que as ondas luminosas são simplesmente a porção visível desse espectro e que todas as ondas moviam – se a aproximadamente 300 mil quilômetros por segundo. Einstein supôs que essas velocidades devem ser uma constante e não uma velocidade relativa.

A velocidade do observador não deveria fazer diferença na velocidade dessas ondas. Ou as equações de Maxwell eram incorretas ou era incorreta a mecânica de Newton. Einstein em sua teoria especial, afirma a exatidão das equações de Maxwell e a inadequação da física de Newton para explicar o espaço e o tempo quando um objeto ou um observador se aproxima da velocidade da luz. Mas apesar de Maxwell ter demonstrado que a luz é um fenômeno eletromagnético a maioria dos físicos continuou a acreditar em uma espécie de éter que conduziria as ondas luminosas.

Os experimentos de Michelson – Morley de 1887 destinavam – se a confirmar a existência do éter. Eles tentavam prová – la demonstrando a diferença do tempo que luz demoraria para viajar a noventa graus daquela direção. Nesse ano Michelson e Morley repetiram os experimentos anteriores de Michelson e obtiveram o mesmo resultado, ou seja, não detectaram a presença do éter.

A teoria especial da relatividade aplica – se apenas à relação entre dois objetos, quando um se move em relação ao outro ou se afasta do outro em grande velocidade. Se um objeto ou observador está em repouso em relação a outro objeto ou observador que se move em grande velocidade, este movimento do segundo objeto ou observador em relação ao primeiro resulta em uma diferença na passagem do tempo para cada observador, conforme ela é medida pelo outro.

A teoria de Einstein quando lidando – se com observadores e objetos que se movem um em relação ao outro com velocidades superiores a aproximadamente a metade da velocidade da luz é a única maneira correta de se obter o resultado correto. Quando qualquer matéria atinge uma velocidade próxima a metade da velocidade da luz, o efeito sobre o tempo passa a ser cada vez mais marcante, pois há um efeito crescente e muito mais evidente da velocidade sobre os intervalos de tempo. Essa idéia de que o tempo pode verdadeiramente mudar e é uma função da velocidade contraria totalmente nossa experiência cotidiana.

A matéria submetida a essas altas velocidades não sofrem alterações físicas, mas se examinarmos as características físicas da própria matéria, o conceito de relatividade torna – se ainda mais claro. Imaginando um objeto dentro de uma nave espacial, como por exemplo um átomo de hidrogênio e tendo também outro átomo idêntico sobre a superfície da Terra. Se cada pessoa possuísse um equipamento capaz de simultaneamente ou de algum modo medir e registrar o número de órbitas que cada um dos elétrons completassem em um certo período de tempo, o verdadeiro número de órbitas seria diferente para os dois átomos. O elétron do átomo da nave espacial é mais lento que a do da Terra. Ambas as pessoas poderiam ver essa diferença relativa porque seu equipamento seria condizente com as mensurações.

A Segunda observação a respeito do efeito físico do movimento em alta velocidade é o encolhimento da matéria na direção do movimento. Assim, o comprimento de uma régua de 30 centímetros para um observador que meça essa régua que passa por ele perto da velocidade da luz a própria régua parecerá ter encolhido na direção do movimento.

Durante o processo de desenvolvimento da teoria especial Einstein descobriu a mais famosa equação da ciência:

E = mc²

Essa equação reflete a compreensão de Einstein de que a massa inerte é simplesmente energia latente. Nunca antes se percebera ou se reconhecera que a massa e a energia são simplesmente e precisamente os dois lados da mesma equação. A massa do átomo aumenta segundo o fator relativístico à medida que sua velocidade se aproxima da velocidade da luz.

Nos 10 anos seguintes à publicação de seu artigo sobre a teoria da relatividade especial, Einstein expandiu essa teoria para a teoria geral da relatividade. A teoria geral explica a gravidade além da física newtoniana. Einstein esclareceu por que a matéria causa a gravidade. Enquanto a teoria especial limita – se a referenciais que se aproximam ou se afastam em linha reta em do outro com velocidade constante, a teoria geral fornece uma fórmula para a relação da matéria por todo o espaço movendo – se em qualquer direção, com ou sem aceleração.

Entre as principais previsões derivadas da teoria geral incluem – se as seguintes:

1) Toda radiação eletromagnética (inclusive a luz) é defletida pela força gravitacional.

2) A órbita de Mercúrio desvia – se da órbita calculada pela física newtoniana.

3) Um relógio na superfície de um objeto imenso trabalhará mais lentamente do que um relógio idêntico livre no espaço.

4) Existem ondas gravitacionais, irradiando – se à velocidade da luz a partir de grandes massas que estão em aceleração.

Apesar de não parecer tão natural mas a relatividade apresenta uma certa influência na prática de nossa vida cotidiana. Como os GPS etc.

Fonte: www.ime.usp.br

Velocidade da Luz

A velocidade da luz é uma das constantes de maior importância na Física, e sua determinação representa uma das medições mais precisas já feita pelo homem.

Antes de 1675, a propagação da luz era considerada instantânea.

As primeiras tentativas para determinar a velocidade da luz foram realizadas por Galileu (1564 – 1642). Ele tentou medir o tempo que a luz gastava para efetuar o percurso de ida e volta entre duas colinas. Esse tempo (cerca de 10 -5 s) era muito pequeno e não podia ser medido com os aparelhos da época, por isso a experiência fracassou.

Cem anos mais tarde, o dinamarquês Olaf Roemer (1644 – 1710) determinou que o tempo gasto para a luz percorrer um comprimento igual ao diâmetro da órbita terrestre (cerca de 300 milhões de quilômetros) é de aproximadamente 1000 segundos. Disto se conclui que a luz percorre 300000 km em 1 segundo.

Assim sendo, para vir do Sol até a Terra a luz gasta pouco mais de 8 minutos; da Lua à Terra leva pouco mais de 1 segundo. Para a distância São Paulo – Belo Horizonte (600 km) teríamos 0,0002 segundos.

Na sua experiência Roemer utilizou uma das luas de Júpiter. Este planeta tem onze luas, que revolvem em seu redor com diferentes períodos. Uma delas revolve em torno de Júpiter uma vez durante 42,5 horas. Uma vez neste período, esta lua desaparece atrás do planeta e é eclipsada. Sabendo disto, Roemer podia predizer os instantes exatos em que a lua de Júpiter seria eclipsada, durante todo o ano. Pode, assim, preparar um horário de eclipses. Suponha que, quando a terra estivesse em M (figura acima), na posição mais próxima de Júpiter, ocorresse um eclipse. Seis meses mais tarde, quando a Terra estivesse em N, mais afastada de Júpiter, um eclipse teria um atraso de 1000 segundos.

Em 1849 o físico francês Fizeau conseguiu medir a velocidade da luz com boa precisão. Para isto ele usou o dispositivo mostrado na figura acima. Um feixe de luz incidia sobre uma lâmina de vidro na qual ele era parcialmente refletido, sendo dirigido para um espelho distante, após passar no intervalo entre os dentes de uma roda dentada em rotação.

A velocidade da roda era ajustada de tal maneira que o feixe, após se refletir no espelho, voltava para a roda, passando pelo intervalo seguinte da roda.

Conhecendo o número de rotações que a roda efetuava por segundo e a distância da roda ao espelho, Fizeau obteve a velocidade da luz. O valor apresentado por ele foi 313.300 km/s. Bem próximo do valor aceito hoje que é 299.792 km/s.

As medidas modernas, de grande precisão, da velocidade da luz, são feitas usando métodos de laboratório, e as experiências mais notáveis foram realizadas por Albert A. Michelson (1852 – 1931), professor de Física da Universidade de Chicago, Estados Unidos, que mediu a velocidade no ar e no vácuo com extraordinária precisão.

Michelson mediu esta velocidade em uma distância determinada com grande precisão, entre o Monte Wilson e o Monte Santo Antônio, na Califórnia, e seu método esta ilustrado na figura acima.

Distâncias astronômicas

As distâncias entre as estrelas são muito grandes e o metro ou o quilômetro não são unidades adequadas para medir essas distâncias. Os astrônomos usam o ano-luz como unidade de medida. O ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano.

Apesar de a velocidade da luz ser a maior velocidade que podemos ter no universo, a luz precisa de bastante tempo para viajar pela imensidão do universo. Por isso, podemos estar recebendo a luz de corpos celestes que já desapareceram há centenas de anos.

Só para ter uma idéia, a distância que nos separa da estrela mais próxima (estrela alfa), é de 4,2 anos-luz. Isto significa que a luz enviada pela estrela demora 4,2 anos para chegar na Terra.

Fonte: br.geocities.com

Velocidade da Luz

Luz – Velocidade

Há muito tempo sabe-se que a luz faz parte de um grupo de ondas, chamado de ondas eletromagnéticas, sendo uma das características que reune este grupo a sua velocidade de propagação.

A velocidade da luz no vácuo, mas que na verdade se aplica a diversos outros fenômenos eletromagnéticos como raios-x, raios gama, ondas de rádio e tv, é caracterizada pela letra c, e tem um valor aproximado de 300 mil quilômetros por segundo, ou seja:

No entanto, nos meios materiais, a luz se comporta de forma diferente, já que interage com a matéria existente no meio. Em qualquer um destes meios a velocidade da luz v é menor que c.

Em meios diferentes do vácuo também diminui a velocidade conforme aumenta a frequência. Assim a velocidade da luz vermelha é maior que a velocidade da luz violeta, por exemplo.

Índice de refração absoluto

Para o entendimento completo da refração convém a introdução de uma nova grandeza que relacione a velocidade da radiação monocromática no vácuo e em meios materiais, esta grandeza é o índice de refração da luz monocromática no meio apresentado, e é expressa por:

Onde n é o índice de refração absoluto no meio, sendo uma grandeza adimensional.

É importante observar que o índice de refração absoluto nunca pode ser menor do que 1, já que a maior velocidade possível em um meio é c, se o meio considerado for o próprio vácuo.

Para todos os outros meios materiais n é sempre maior que 1.

Alguns índices de refração usuais:

Material	n
Ar seco (0°C, 1atm)	˜ 1 (1,000292)
Gás carbônico (0°C, 1atm)	˜ 1 (1,00045)
Gelo (-8°C)	1,310
Água (20°C)	1,333
Etanol (20°C)	1,362
Tetracloreto de carbono	1,466
Glicerina	1,470
Monoclorobenzeno	1,527
Vidros	de 1,4 a 1,7
Diamante	2,417
Sulfeto de antimônio	2,7

Índice de refração relativo entre dois meios

Chama-se índice de refração relativo entre dois meios, a relação entre os índices de refração absolutos de cada um dos meios, de modo que:

Mas como visto:

Então podemos escrever:

Então podemos escrever:

Ou seja:

Observe que o índice de refração relativo entre dois meios pode ter qualquer valor positivo, inclusive menores ou iguais a 1.

Refringência

Dizemos que um meio é mais refringente que outro quando seu índice de refração é maior que do outro. Ou seja, o etanol é mais refringente que a água.

De outra maneira, podemos dizer que um meio é mais refringente que outro quando a luz se propaga por ele com velocidade menor que no outro.

Fonte: www.sofisica.com.br

Velocidade da Luz

Ótica: é parte da física que estuda os fenômenos referentes ao comportamento da luz. Esse comportamento pode ser classificado para efeitos didáticos em Ótica Geométrica e Ótica Física.

Luz: é o agente físico provocador de estímulo visual

1. Ótica Física: estuda a natureza ondulatória da luz. Sob este aspecto, a ótica procura explicar os fenômenos , por exemplo; da reflexão, refração, difração, polarização, absorção e dispersão;

2. Ótica Geométrica: estuda e analisa o comportamento e a trajetória da propagação luminosa. trata o raio luminoso puramente como um elemento geometricamente definido e explica, por exemplo, como são formada as imagens nos espelhos e lentes.

Deste ponto de vista, os corpos podem ser classificados quanto a luz que emitem ou refletem são chamados iluminados.

Assim, o Sol, as estrelas, uma lâmpada e a chama de uma vela são considerados fontes de luz, ou emissores de radiação, enquanto que um livro, a Terra, são corpos iluminados.

Eles podem ainda ser classificados relativamente à luz que transmitem em opacos, transparentes e translúcidos. Os corpos opacos não permitem a passagem de luz e os transparentes podem ser atravessados pelos raios luminosos, formando imagens nítidas. Os objetos translúcidos são, de certo modo, transparentes, porque permitem a passagem da luz,mas não formam imagens de contornos definidos.

Velocidade da luz

A luz propaga-se com extrema rapidez. Sua velocidade depende do meio em que ela viaja. O tempo que um raio luminoso leva para chegar a nossos olhos é tão insignificante que até poucos séculos atrás se acreditava que a propagação da luz era instantânea. O primeiro pesquisador que tentou medir sua velocidade foi o italiano Galileu Galilei (1564-1642). Sem conseguir chegar a resultados concretos, o astrônomo concluiu que a luz viajava a uma velocidade infinita. No século XVII, outros cientistas chegaram a um valor aproximado de 200.000 km/s. Em 1929, o físico norte-americano Albert Michelson (1852-1931), usando técnicas mais avançadas, determinou um valor de 299.790 km/s.

Hoje, se admite o valor aproximado de 300.000 km/s para a velocidade da luz no ar e no vácuo. Valor que, já no início do século, Albert Einstein afirmava ser a velocidade máxima que poderia ser alcançada no Universo.

Em outros meios, a velocidade da luz é menor. Na água, por exemplo, é de 225.000 km/s, e no diamante, 124.100 km/s. A relação entre a velocidade da luz no vácuo e em qualquer outro meio chama-se índice de refração e é representada pela letra n. As distâncias entre as estrelas e a Terra são medidas em anos-luz, unidade definida como a distância que a luz percorre no vácuo em um ano.

Como o ano tem 31.536.000 segundos e a luz viaja a 300.000 km/s, em um ano a luz percorre: 300.000 x 31.536.000 = 9.460 trilhões de quilômetros.

Curiosidades sobre distâncias astronômicas

A luz leva pouco mais de 1 segundo para viajar da Lua até a Terra.

A luz leva cerca de 8,3 minutos para viajar do Sol até a Terra.

A sonda espacial que se encontra mais distante de nós, Voyager 1, estava a 12,5 horas-luz de distância da Terra em Janeiro de 2004.

A segunda estrela mais próxima conhecida (a mais próxima de nós é o Sol), Alfa Centauri, está a 4,22 anos-luz de distância.

Nossa Galáxia, a Via Láctea, tem cerca de 100 000 anos-luz de diâmetro.

O universo observável tem um raio de cerca de 13 700 000 000 anos-luz. Isto porque o Big Bang ocorreu cerca de 13,7 bilhões de anos atrás e é impossível ver mais além desse tempo. Esse raio expande-se em todas as direções na velocidade de um segundo-luz por segundo.

Como nossa galáxia tem 100 000 anos-luz de diâmetro, uma nave espacial hipotética, viajando próximo à velocidade da luz, precisaria de pouco mais de 100 000 anos para cruzá-la.

Entretanto, isso apenas é verdade para um observador em repouso com relação à galáxia; a tripulação da nave espacial experimentaria essa viagem em um tempo bem menor. Isso por causa da dilatação do tempo explicada pela teoria da relatividade especial.

Por outro lado, a tripulação iria vivenciar uma contração da distância da galáxia: do ponto de vista deles, a galáxia vai aparentar estar muito encurtada.

Fonte: marco.pro.br

Velocidade da Luz

A velocidade da luz é a maior velocidade possível de ser atingível por um objeto. Seu valor está totalmente determinado experimental e teoricamente. Hoje, sabemos que seu valor é algo finito, e embora isso pareça algo óbvio hoje em dia, nem sempre os cientistas estiveram certos sobre tal questão.

A teoria eletromagnética de Maxwell é uma teoria utilizada hoje em dia pelos físicos para descrever todas as propriedades e interações eletromagnéticas existentes. De acordo com ela, todas as ondas eletromagnéticas, e a velocidade da luz está entre elas, se propagam no vácuo com uma velocidade denominada “velocidade da luz”.

Até o século XVII, quase todos os cientistas acreditavam que a luz se propagava de maneira instantânea, ou seja, a velocidade da luz era infinita. Galileu Galilei discutiu esta questão importante em uma de suas obras chamada “Diálogos sobre Duas Novas Ciências”, publicada em 1638.

Usando dois personagens, Simplício (representando a pessoa ignorante) e Sagredo (representando a voz da razão), ele escreve:

“Simplício: A experiência cotidiana mostra que a propagação da luz é instantânea; pois quando vemos uma peça de artilharia disparar a uma grande distância, o clarão alcança nossos olhos sem perda de tempo, mas o som alcança o ouvido somente após um intervalo perceptível.

Sagredo: Bem, Simplício, a única coisa que sou capaz de inferir a partir dessa experiência é que o som, ao alcançar nosso ouvido, se propaga mais lentamente que a luz; ela não me informa se a chegada da luz é instantânea ou se, embora extremamente rápida, ela ainda demora algum tempo.”

Galileu é considerado a primeira pessoa a tentar medir a velocidade da luz através de um experimento realizado por ele, mas como o espaço utilizado para medir o intervalo de tempo era bem pequeno, ele não obteve um valor correto.

Em 1676, um astrônomo dinamarquês chamado Ole Roemer, usou observações astronômicas para chegar à conclusão de que a velocidade da luz era finita.

Passados 50 anos, James Bradley, um astrônomo inglês, usou uma técnica baseada na luz estelar para obter um valor de 3×108 m/s para a velocidade da luz. Após mais de um século, em 1849, Hippolyte Fizeau, um físico Frances, chegou a um valor para a velocidade da luz de 3.133×108 m/s. Ele fez com que um feixe de luz se propagasse por um longo trajeto de ida e volta (L=8630 metros), passando através de uma roda dentada girante. Se, durante o tempo em que o pulso de luz leva para atingir o espelho e retornar, a roda girar de modo que um dente esteja bloqueando o trajeto da luz, o observador não verá o pulso de luz.

Quando isso ocorre, tem-se que a velocidade do pulso será dada por:

onde é a freqüência de giro da roda eo ângulo que ela necessitou girar. Contudo, Albert A. Michelson recebeu o premio Nobel de física em 1907 por ter determinado a velocidade da luz com altíssima precisão.

O experimento foi realizado em Londres, e conta-se que, durante sua realização, todos os automóveis e trens de Londres não se movimentaram.

Hoje, com várias técnicas modernas de medida e aparelhos a laser altamente precisos, é possível ter um valor bem definido da velocidade da luz. Atualmente, seu valor é de 299.792.458 m/s, mas para cálculos para resolução de problemas, é prático utilizar o valor de 3×108 m/s.

Fonte: www.inape.org.br