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Óptica

Óptica é a parte da Física que estuda fenômenos associados à luz. Divide-se em óptica geométrica e óptica física, de acordo com a forma que a luz se comporta.

Nos estudos de Óptica, vemos como funcionam os diversos instrumentos ópticos  presentes em nosso cotidiano
Nos estudos de Óptica, vemos como funcionam os diversos instrumentos ópticos presentes em nosso cotidiano
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Óptica é a parte da Física responsável pelo estudo dos fenômenos associados à luz. Os fenômenos relacionados à Óptica são conhecidos desde a Antiguidade. Existem registros de que, em 2.283 a.C., já eram utilizados cristais de rocha para observar as estrelas. Na Idade Antiga, na Assíria, já havia a lente de cristal; e, na Grécia, utilizava-se a lente de vidro para obter fogo.

O grande salto no estudo da Óptica ocorreu no século XVI. Galileu Galilei apresentou o primeiro telescópio, em 1609, e Snell Descartes chegou à Lei da refração. O trabalho mais importante dessa época foi a medição da velocidade da luz. O valor encontrado foi c = 3,08. 1010 cm/s, obtido por Bradley, em 1728.

Outro importante nome para a evolução dos estudos sobre a Óptica foi o de Huygens, que, em 1678, apresentou a hipótese de que a luz seria uma onda. Isaac Newton também deixou suas contribuições na área, como a teoria da variação do índice de refração da luz pela variação da cor, que pode ser observada na dispersão da luz ao passar por um prisma.

Espalhamento da luz em um prisma
Espalhamento da luz em um prisma

O fato de se considerar apenas a natureza corpuscular da luz representou um atraso nos estudos da Óptica. Somente em 1801 que Young realizou a experiência da interferência da luz, explicando-a a partir da teoria ondulatória. Em seguida, por volta de 1815, Fresnell explicou a teoria da difração da luz também por meio da teoria ondulatória.

Outro cientista importante para o desenvolvimento dessa teoria foi Foucault, que descobriu que a velocidade da luz era maior no ar do que na água. Essa descoberta chocava-se com a teoria corpuscular, que afirmava que a velocidade da luz era maior na água que no ar. Foi de James Clerk Maxwell a principal evidência de que a luz comportava-se como uma onda eletromagnética, pois ele provou que a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética no espaço era igual à velocidade de propagação da luz.

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A teoria de que a luz comportava-se apenas como uma onda eletromagnética foi questionada no final do século XIX. Isso porque não era suficiente para explicar o efeito fotoelétrico. Einstein utilizou a teoria de Planck para mostrar que a luz era formada por “pequenos pacotes de energia”, os fótons. A partir dessa teoria, Arthur Compton demonstrou que, quando um fóton e um elétron colidem, ambos se comportam como matéria. A partir de então, a luz passou a ser considerada como onda e como partícula, dependendo do fenômeno estudado. Essa teoria é denominada de natureza dual da luz.

Os estudos de Óptica são divididos em duas partes:

1. Óptica geométrica: parte da Óptica que estuda a propagação da luz por meio dos raios de luz. Os fenômenos que essa área abrange são: propagação retilínea da luz, reflexão e refração da luz, espelhos e lentes;

2. Óptica física: estuda o comportamento ondulatório da luz. Os fenômenos estudados por essa área são: emissão, composição, absorção, polarização, interferência e difração da luz.

A Óptica é uma parte da Física que está muito presente no nosso dia a dia. Algumas de suas aplicações podem ser observadas, por exemplo:

  • Em instrumentos utilizados para corrigir defeitos visuais, como os óculos e as lentes;

  • Instrumentos para observação, como os microscópios, telescópios e lunetas;

  • Em câmeras fotográficas, filmadoras etc.;

  • Espelhos.

 

Por Mariane Mendes
​Graduada em Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Óptica"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/optica.htm. Acesso em 23 de maio de 2022.

Videoaulas


Lista de exercícios


Exercício 1

A luz branca incide sobre um meio transparente cujo índice de refração é igual a 1,2. Assinale a alternativa correta em relação à velocidade da luz nesse meio:

a) A velocidade da luz nesse meio é 1,2 vezes mais rápida do que no vácuo.

b) A velocidade da luz nesse meio é 1,2 vezes mais lenta do que no vácuo.

c) A velocidade da luz nesse meio é igual à velocidade da luz no vácuo.

d) A velocidade da luz nesse meio depende da velocidade do seu observador.

Exercício 2

Quando a luz branca atravessa um prisma transparente, ela decompõe-se, tornando evidente o espectro de cores que se unem para formá-la. O fenômeno descrito refere-se à:

a) dispersão da luz.

b) reflexão da luz.

c) absorção da luz.

d) difração da luz.

e) polarização da luz.

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Denominamos espelhos esféricos toda superfície refletora com a forma de uma calota esférica.

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Veja aqui sobre a relatividade do tamanho da imagem de objetos distintos situados a distâncias diferentes.

Diversos instrumentos utilizados cotidianamente são aplicações dos estudos de Óptica
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Temas principais do estudo de Óptica

Conheça os principais temas de estudo da Óptica e tire suas dúvidas com este resumo sobre os fenômenos relacionados à luz.

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Você sabe qual é a velocidade da luz? No vácuo, a luz pode propagar-se com velocidade de 299.792.458 metros por segundo. Até hoje, não se conhece nada capaz de se mover mais rapidamente que ela....

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