Todo mundo sabe ou pelo menos ouviu que a luz tem a propriedade de refratar e refletir. Mas apenas as fórmulas da óptica geométrica e ondulatória podem explicar como, ou melhor, com que base isso acontece. E todo esse ensinamento é baseado no conceito de "raio", que foi introduzido por Euclides três séculos antes de nossa era. Então, o que é uma viga, cientificamente falando?
Um feixe é uma linha reta ao longo da qual as ondas de luz se movem. Como, por que - essas perguntas são respondidas pelas fórmulas da óptica geométrica, que faz parte da óptica ondulatória. Este último, como se poderia supor, trata os raios como ondas.
Fórmulas da óptica geométrica
A lei da propagação retilínea: um raio em um meio do mesmo tipo tende a se propagar retilínea. Ou seja, a luz viaja ao longo do caminho mais curto que existe entre dois pontos. Pode-se até dizer que o feixe de luz procura economizar tempo. Esta lei explica os fenômenos de sombra e penumbra.
Por exemplo, se a própria fonte de luz for pequena em tamanho ou estiver localizada a uma distância tão grande quetamanhos podem ser ignorados, o feixe de luz forma sombras claras. Mas se a fonte de luz for grande ou muito próxima, o feixe de luz formará sombras difusas e sombras parciais.
Lei da Propagação Independente
Os raios de luz tendem a se propagar independentemente um do outro. Ou seja, eles não se afetarão de forma alguma se se cruzarem ou passarem um pelo outro em algum meio homogêneo. Os raios parecem desconhecer a existência de outros raios.
Lei da Reflexão
Vamos imaginar que uma pessoa aponta um ponteiro laser para um espelho. Claro, o feixe será refletido do espelho e se propagará em outro meio. O ângulo entre a perpendicular ao espelho e o primeiro raio é chamado de ângulo de incidência, o ângulo entre a perpendicular ao espelho e o segundo raio é chamado de ângulo de reflexão. Esses ângulos são iguais.
As fórmulas da ótica geométrica revelam muitas situações que ninguém pensa. Por exemplo, a lei da reflexão explica por que podemos nos ver em um espelho "direto" exatamente como somos e por que sua superfície curva cria uma imagem diferente.
Fórmula:
a - ângulo de incidência, b - ângulo de reflexão.
a=b
A lei da refração
O raio de incidência, o raio de refração e a perpendicular ao espelho estão localizados no mesmo plano. Se o seno do ângulo de incidência é dividido pelo seno do ângulo de refração, então o valor n é obtido, que é constante para ambos os meios.
n mostra em que ângulo o feixe do primeiro meio passa para o segundo e como as composições desses meios se correlacionam.
Fórmula:
i - ângulo de incidência. r - ângulo de refração. n21 - índice de refração.
sen i/sen r=n2/ 1= n21
Lei da reversibilidade da luz
O que diz a lei da reversibilidade da luz? Se o feixe se propagar ao longo de uma trajetória bem definida em uma direção, ele repetirá a mesma rota na direção oposta.
Resultados
As fórmulas da óptica geométrica de uma forma um tanto simplificada explicam como funciona um feixe de luz. Não há nada difícil nisso. Sim, as fórmulas e leis da óptica geométrica negligenciam algumas das propriedades do universo, mas sua importância para a ciência não pode ser subestimada.
