Formação da Sombra e da Penumbra

O que é sombra? O que é penumbra?

São evidências da propagação retilínea da luz e explicadas de forma simples e objetiva pela óptica geométrica, que é um ramo da física que estuda os fenômenos luminosos e suas aplicações.

O princípio da propagação retilínea da luz diz que em um meio homogêneo e transparente, como o ar, a luz se propaga em linha reta. Uma das consequências ou aplicações desse comportamento da luz é a formação de sombra e penumbra, que se dá quando a luz encontra em seu caminho um objeto opaco (todo objeto que não permite a propagação da luz através de si).

O que determinará a formação de sombra ou penumbra será o tipo de fonte de luz, que pode ser uma fonte pontual ou extensa, vamos distinguir os dois casos:

1º: Fonte pontual (fonte de luz com dimensões pequenas em relação ao que vai iluminar):

Na figura 1, temos uma fonte pontual F e uma esfera opaca E.

Uma fonte pontual F emite luz em todas as direções. A esfera opaca E não permite que a luz se propague e dessa forma os raios luminosos não atingem a região atrás da esfera. Essa região não iluminada é denominada sombra.

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Observe que a fonte F é pequena quando comparada às dimensões da esfera E, por isso dizemos que ela é uma fonte pontual ou puntiforme.

Observando a figura, nota-se que sombra é uma região onde há ausência de luz e ocorre quando a fonte luminosa é pontual.

2º Fonte extensa (fonte de luz com dimensões consideráveis em relação ao que vai iluminar):

Agora considere na figura 2 uma fonte de luz F extensa.

Com a fonte de luz extensa, pode-se observar na figura que existe uma região atrás do objeto opaco que recebe uma pequena intensidade de luz da fonte, não sendo totalmente escura, esta é denominada penumbra.

Logo, penumbra é uma região parcialmente iluminada e ocorre quando se tem uma fonte de luz extensa. Note que a fonte de luz e a esfera têm dimensões semelhantes e são quase do mesmo tamanho. Por isso, diz-se que a fonte é extensa.

Um fenômeno que se pode observar da Terra que tem origem através da formação da sombra e penumbra é o eclipse. O eclipse é um fenômeno que envolve o Sol, a Lua e a Terra, podendo se manifestar de duas formas, eclipse solar e eclipse lunar.

Eclipse Solar

No eclipse solar, a sombra e a penumbra da Lua são projetadas na superfície da Terra e isso dará origem ao eclipse, que pode ser total ou parcial. O eclipse será total para observadores que estiverem na região da sombra e parcial para observadores que estiverem na região de penumbra.

Eclipse Lunar

A luz solar quando tangencia a Terra faz com que uma sombra seja formada na parte de trás da Terra, denominada sombra da Terra. Quando a lua entra nessa região, os observadores na Terra não conseguem mais enxergá-la, dizemos então que ocorreu um eclipse lunar.

Por Nathan Augusto
​Graduado em Física