O entendimento da luz nos permite entender como vemos, percebemos as cores e até mesmo corrigimos nossa visão com lentes. O campo da óptica No discurso cotidiano, a palavra "luz" geralmente significa realmente luz visível Em outras palavras, a luz é uma vibração em um campo eletromagnético. Ele passa pelo espaço como uma onda. Dicas A velocidade da luz no vácuo é de 3 × 10 8 m /s, o velocidade mais rápida do universo! É uma característica única e bizarra de nossa existência, que nada viaja mais rápido que a luz. E embora toda luz, visível ou não, viaja na mesma velocidade, quando encontra a matéria, ela diminui a velocidade. Como a luz interage com a matéria (que não existe no vácuo), quanto mais densa a matéria, mais lenta ela viaja. Às vezes, os físicos acham mais útil pensar na luz como uma onda, aplicando nela a mesma matemática e propriedades que descrevem ondas sonoras e outras ondas mecânicas. Em outros casos, modelar a luz como uma partícula é mais apropriado, por exemplo, ao considerar sua relação com os níveis de energia atômica ou o caminho que ela seguirá ao refletir-se no espelho. luz, visível ou não, é tecnicamente a mesma coisa - radiação eletromagnética - o que distingue um tipo de outro? Suas propriedades de onda. As ondas eletromagnéticas existem em um espectro de diferentes comprimentos de onda e frequências. Como uma onda, a velocidade da luz segue a equação da velocidade da onda, onde a velocidade é igual ao produto do comprimento de onda e da frequência: v \u003d λ × f Nesta equação, v No caso da luz, isso pode ser reescrito com a variável c c \u003d λ × f Dicas c Essa relação implica que a luz pode ter qualquer combinação de comprimento de onda ou frequência, desde que os valores sejam inversamente proporcionais e seu produto seja igual a c Em diferentes comprimentos de onda e frequências, a luz tem propriedades diferentes. Assim, os cientistas dividiram o espectro eletromagnético em segmentos que representam essas propriedades. Por exemplo, frequências muito altas de radiação eletromagnética, como raios ultravioleta, raios X ou raios gama, são muito energéticas - o suficiente para penetrar e prejudicar os tecidos do corpo. Outros, como as ondas de rádio, têm frequências muito baixas, mas comprimentos de onda altos, e passam por corpos desimpedidos o tempo todo. (Sim, o sinal de rádio que transporta as faixas de seu DJ favorito pelo ar para o seu dispositivo é uma forma de radiação eletromagnética - luz!) As formas de radiação eletromagnética de comprimentos de onda mais longos /frequências mais baixas /baixa energia para comprimentos de onda mais curtos /frequências mais altas /alta energia são: [insira o diagrama do espectro EM] O espectro de luz visível abrange comprimentos de onda de 380 a 750 nanômetros (1 nanômetro equivale a 10 a 9 metros - um bilionésimo de metro, ou aproximadamente o diâmetro de um átomo de hidrogênio). Essa parte do espectro eletromagnético inclui todas as cores do arco-íris - vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta - que são visíveis aos olhos. [Inclua um diagrama com uma explosão do espectro visível] Como o vermelho tem o maior comprimento de onda das cores visíveis, ele também possui a menor frequência e, portanto, a menor energia. O oposto é verdadeiro para azuis e violetas. Como a energia das cores não é a mesma, nem a temperatura delas. De fato, a medição dessas diferenças de temperatura na luz visível levou à descoberta da existência de outra luz invisível para os seres humanos. Em 1800, Sir Frederick William Herschel planejou um experimento para medir a diferença de temperatura para diferentes cores da luz solar que ele separou usando um prisma. Embora ele tenha encontrado temperaturas diferentes em diferentes regiões de cores, ficou surpreso ao ver a temperatura mais quente de todas registrada no termômetro logo depois do vermelho, onde parecia não haver luz alguma. Essa foi a primeira evidência de que havia mais luz do que os humanos podiam ver. Ele nomeou a luz nesta região como infravermelho A luz branca, geralmente o que uma lâmpada comum emite, é uma combinação de todas as cores. O preto, ao contrário, é a ausência de luz - não é realmente uma cor! Engenheiros e cientistas da óptica consideram a luz de duas maneiras diferentes ao determinar como vai saltar, combinar e focar. Ambas as descrições são necessárias para prever a intensidade final e a localização da luz, pois ela foca através de lentes ou espelhos. Em um caso, os oculistas olham para a luz como séries de frentes de ondas transversais A outra maneira de pensar na luz é como raio Desenhar diagramas de raios mostrando o caminho da luz é fundamental para projetar essas ferramentas de foco de luz como lentes, prismas, microscópios, telescópios e câmeras. A óptica geométrica existe há mais tempo que a física - em 1600, na época de Sir Isaac Newton, as lentes corretivas para visão eram comuns.
refere-se ao estudo da luz.
O que é a luz?
, que é o tipo percebido pelo olho humano. No entanto, a luz vem de muitas outras formas, a grande maioria das quais os humanos não podem ver.
A fonte de toda a luz é o eletromagnetismo, a interação de campos elétricos e magnéticos que permeiam o espaço. Ondas de luz
são uma forma de radiação eletromagnética
; os termos são intercambiáveis. Especificamente, as ondas eletromagnéticas são oscilações de autopropagação nos campos elétrico e magnético.
As interações da luz com a matéria sugerem outra de suas características importantes: sua natureza de partícula. Um dos fenômenos mais estranhos do universo, a luz é na verdade duas coisas ao mesmo tempo: uma onda e uma partícula. Essa dualidade de onda-partícula
torna o estudo da luz um tanto dependente do contexto.
O Espectro Eletromagnético
é a velocidade da onda em metros por segundo (m /s), λ
é o comprimento de onda em metros (m) e f
é a frequência em hertz (Hz).
para a velocidade da luz no vácuo:
é uma variável especial que representa a velocidade da luz no vácuo. Em outros meios (materiais), a velocidade da luz pode ser expressa como uma fração de c.
. Em outras palavras, a luz pode ter uma grande
frequência e um pequeno
comprimento de onda, ou vice-versa.
O espectro visível
, que se traduz diretamente em "abaixo do vermelho".
Frentes e raios das ondas
, que são repetindo ondas sinusoidais ou em forma de S com cristas e vales. Essa é a abordagem da óptica física, pois ela usa a natureza das ondas da luz para entender como a luz interage consigo mesma e leva a padrões de interferência, da mesma forma que as ondas na água podem intensificar ou cancelar uma à outra.
A óptica começou depois de 1801, quando Thomas Young descobriu as propriedades da onda da luz. Ajuda a explicar o funcionamento de instrumentos ópticos, como grades de difração, que separam o espectro da luz em seus comprimentos de onda componentes, e lentes de polarização, que bloqueiam certos comprimentos de onda.
, um feixe seguindo um caminho em linha reta. Um raio é desenhado como uma linha reta que emana de uma fonte de luz e indica a direção na qual a luz viaja. Expressar a luz como um raio é útil nas ópticas geométricas
, que se relacionam mais com a natureza das partículas da luz.
