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By Lucien Silvano Alhanati

  Física

Luz LUZ

Cores LUZ08

As cores na natureza LUZ0802

A absorção da luz é feita de maneira uniforme pelos materiais transparentes? LUZ080201

Não. 
Por exemplo: na água as radiações luminosas de menor freqüência (as vermelhas) são absorvidas mais intensamente que as de maior freqüência (as violetas).
Quando a luz do Sol penetra na água do mar ela começa a ser absorvida de forma seletiva, iniciando pela luz vermelha, que desaparece nos primeiros 20m, em seguida a luz alaranjada, depois a amarela até que em maiores profundidades existem apenas as últimas radiações do espectro e o ambiente torna-se cinza azulado.
Uma filmagem submarina onde deverão aparecer as cores do início do espectro apresentadas por muitos animais marinhos deve ser realizada com luz artificial produzidas por fontes levadas ao local da filmagem.

 O que se entende por espalhamento da luz? LUZ080202

Quando uma radiação luminosa (onda eletromagnética) incide sobre um elétron este vibra e reemite esta radiação. Esta reemissão é realizada com um espalhamento da luz em todas as direções.
O espalhamento é tão mais intenso quanto maior for a freqüência da luz incidente. A figura nos mostra como varia o espalhamento em função da freqüência N da luz incidente.

 Como explicar a cor azul do céu e de algumas geleiras ? LUZ080203

A luz do Sol ao penetrar na atmosfera terrestre entra em contato com moléculas de oxigênio e nitrogênio que produzem o espalhamento da luz. Este espalhamento é mais intenso para as radiações do final do espectro na região do azul, anil e violeta.
Um observador olhando para o céu recebe apenas a luz espalhada quando não está olhando na direção do Sol e vê portanto o céu azul.
Algumas geleiras apresentam coloração azul. 
Estas geleiras são porosas contendo bolhas de ar que promovem o mesmo espalhamento da luz, dando origem à tonalidade azulada.

 Porque um astronauta em órbita da Terra vê o céu preto? LUZ080204

Um astronauta em órbita da Terra está numa região onde não existem moléculas gasosas capazes de espalhar a luz. O astronauta só recebe luz direta proveniente das estrelas (como o Sol) e dos corpos celestes (como a Lua) que refletem esta luz.
Quando o astronauta olha numa direção de onde não há luz direta ele não recebe luz e portanto "vê" preto.

Porque as nuvens são brancas? LUZ080205

Sabemos que as nuvens são formadas por muitas gotículas de água (que é transparente) em suspensão no ar. A luz branca ao incidir nestas gotículas se reflete, se refrata, sofre dispersão e espalhamento, tudo de forma aleatória. A luz decomposta se mistura e se propaga em todas as direções, tornando-se novamente branca transformando este meio em meio translúcido.

  Porque as nuvens de chuva, ditas nuvens pesadas, são escuras? LUZ080206

As nuvens de chuva são espessas e absorvem a luz do Sol com grande intensidade, deixando passar pouca luz, tornando o meio mais escuro.
As nuvens quanto mais espessas  mais escuras.

Porque a clara do ovo que é um material transparente, torna-se translúcido quando é batida? LUZ080207

A clara quando batida é dividida em muitas gotículas em suspensão no ar. A luz branca ao incidir nestas gotículas se reflete, se refrata, sofre dispersão e espalhamento, tudo de forma aleatória. A luz decomposta se mistura e se propaga em todas as direções, tornando-se novamente branca transformando este meio em meio translúcido. É um processo igual ao das nuvens.

Porque motivo as roupas de fibras sintéticas e de algodão tornam-se transparentes quando molhadas? LUZ080208

As fibras são transparentes, porem, destacadas e entremeadas de ar refletem e refratam a luz de forma aleatória, não tendo a luz refletida e refratada direção definida de propagação, não havendo formação de imagem, sendo desta maneira um meio translúcido.
Quando a roupa é molhada a água penetra entre as fibras, formado com estas um meio oticamente homogêneo, não mais ocorrendo reflexão e refração da luz entre as fibras. A luz refletida e a refratada têm direção definida de propagação, havendo formação de imagem, sendo desta maneira um meio transparente.

Porque motivo as faces laterais de uma placa de vidro branco e transparente apresenta coloração esverdeada? LUZ080209

A luz que penetra numa placa de vidro sofre espalhamento. As radiações de maior freqüência que sofrem maior espalhamento vão diminuindo a sua participação na luz que se propaga.
A absorção da luz pelo vidro se faz de forma seletiva sendo mais absorvidas as freqüências mais baixas.

A luz que se propaga paralelamente à face maior da placa percorre maior trajeto, perdendo as radiações de mais baixa freqüência ( vermelho ) por absorção e as de mais alta freqüência ( azul ) por espalhamento, tornando-se uma luz esverdeada.

Porque motivo a luz do Sol, quando ele está próximo à linha do horizonte, é avermelhada? LUZ080210

A figura nos mostra que o trajeto da luz do Sol, na atmosfera terrestre, quando ele está próximo à linha do horizonte é muito maior que em outras posições.

Durante o percurso da luz na atmosfera as radiações de maior freqüência vão se espalhando diminuindo a sua participação na luz que se propaga, tornando-a avermelhada.

O que é o arco-íris, qual a sua causa e qual é o seu posicionamento em relação a um observador? LUZ080211

Denominamos de arco-íris a um conjunto de arcos coloridos como mostrados na figura.

O arco-íris é causado pela dispersão e reflexão total da luz do Sol em gotas de água em suspensão na atmosfera.
A luz proveniente do Sol incide numa gota de água, refrata-se, sofrendo dispersão, reflete-se no interior da gota, emergindo na direção de um observador.
Um observador só percebe o arco-íris quando ele está entre o Sol e as gotas de água, como mostra a figura. O arco-íris é freqüentemente percebido no início das manhãs e no fim das tardes.

A dispersão da luz no interior da gota acarreta desvios diferentes para cada radiação luminosa.

O ângulo de desvio do raio emergente em relação ao incidente é fixo e constante para cada freqüência luminosa, acarretando a forma de um arco colorido.

O valor médio do ângulo a mostrado na figura é 42o.

 

Qual a explicação para um segundo arco-íris invertido na ordem das cores que é observado freqüentemente abaixo do arco-íris principal? LUZ080212

A figura nos mostra que o raio luminoso que incide na parte superior da gota sofre dispersão e uma reflexão total no seu interior. A direção do raio emergente faz um ângulo a com a direção do raio incidente.

O raio luminoso que incide na parte inferior da gota sofre dispersão e duas reflexões totais no seu interior. A direção do raio emergente faz um ângulo b com a direção do raio incidente.
Os ângulos a e b são diferentes para uma mesma freqüência luminosa, significando que existirão dois arcos de uma mesma cor, isto é, que existirão dois arco-íris, um abaixo do outro, denominados de arco-íris primário e secundário
O arco-íris secundário produzido pelos raios que sofrem duas reflexões totais é de menor luminosidade devido ao maior trajeto da luz no interior da gota e a conseqüente maior absorção.
É importante salientar que a dupla reflexão da luz acarreta uma inversão na ordem das cores do arco-íris.

O que é a coloração por transmissão? LUZ080213

Quando a luz heterocromática incide sobre um placa de material transparente ela é parcialmente refletida na primeira face da placa. A radiação que penetra no material é também parcialmente absorvida e finalmente a parcela restante é transmitida pela placa.

A reflexão, a absorção e a transmissão não ocorrem uniformemente para todas as freqüências e sim de uma forma seletiva, isto é, são mais intensas para determinadas cores.
A cor da luz transmitida é a que restou da luz incidente retirando as refletidas e as absorvidas.
É importante salientar que a cor da luz refletida não é necessariamente a mesma da luz transmitida, isto é, uma placa pode apresentar uma cor diferente conforme estejamos recebendo luz refletida e transmitida.
Uma lâmina muito fina de ouro, absorve as radiações da região do azul, reflete o vermelho, alaranjado e amarelo e transmite o verde. 

Um observador vê uma lâmina de ouro de cor amarelo alaranjado por reflexão e verde por transmissão.

O que é a coloração por interferência? LUZ080214

Quando duas radiações luminosas de mesma freqüência percorrem trajetos diferentes a se superpõem ocorre uma interferência que pode resultar em reforço ou até em extinção da radiação luminosa.
Quando esta interferência ocorre com luz branca ou qualquer outra luz heterocromática, o reforço e a extinção de determinadas cores altera a composição cromática da luz em propagação produzindo uma colorido diferente da luz original.
A figura nos mostra um conjunto de dois raios luminosos de mesma freqüência incidindo sobre uma fina camada de óleo.
Os raios sofrem reflexões na primeira e na segunda face da camada de óleo. Quando o raio 1 refletido na segunda face do óleo (representado em vermelho) se superpõe ao raio 2 refletido na primeira face do óleo (representado em azul) ocorre uma interferência cujo resultado, podendo ser reforço ou mesmo extinção da luz, depende da diferença de percurso dos raios,

Como explicar a coloração de uma bolha de sabão e das manchas de óleo no chão quando iluminadas com luz branca? LUZ080215

A coloração de uma bolha de sabão e de uma mancha de óleo no chão é causada pela interferência explicada acima.

O que é a coloração por difração? LUZ080216

A onda luminosa ao passar pela borda de um obstáculo ela não continua em propagação retilínea, havendo um parcial contorno do obstáculo. Este fenômeno é denominado de difração.
A luz que sofreu difração produz interferências causando colorações diferentes conforme foi explicado em LUZ080214.

Como explicar a coloração das bordas de uma fenda quando iluminada com luz branca? LUZ080217

Quando a luz branca passa por uma fenda ela sofre difração nas regiões próximas às bordas causando uma coloração que se assemelha a do arco-íris.

Quando uma luz heterocromática qualquer passa através de um conjunto de fendas muito estreitas e próximas denominada de rede de difração o fenômeno se intensifica e pode apresentar uma imagem projetada sobre um anteparo como a mostrada na figura.


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