Ótica

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Ótica é o campo da física que lida com o estudo da luz e suas interações com a matéria. Ela é a base para muitos dos instrumentos utilizados pelos cientistas para estudar o Universo. A ótica também nos ajuda a entender a visão, a principal maneira de perceber o mundo. Ela também nos ajuda a melhorar nossa visão através de lentes corretivas onde há defeitos e a melhorar nossa capacidade de ver objetos distantes e objetos pequenos.

Princípios fundamentais

As propriedades da luz mais utilizadas em ótica vêm principalmente da sua natureza de onda, que incluem reflexão, refração, interferência e difração. Essas propriedades afetam a direção e a percepção da luz e é este aspecto que as torna úteis.

Reflexão

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A reflexão é o processo em que a luz, ou qualquer onda salta fora de uma superfície. Na maioria dos casos, a luz é dispersa e apenas alguns comprimentos de onda são refletidos resultando em variações na cor. No entanto, quando a superfície é lisa e reflete todos os comprimentos de onda da luz visível ela reproduz a onda original e permite ao espectador ver a fonte dessa onda. Tal superfície é chamado um espelho.

Refração

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Refração é o desvio da luz, ou de qualquer onda; à medida que passa de um meio para outro. A velocidade da fase de uma onda de luz é mais lenta em alguns meios que outros, como resultado, quando uma mudança no meio ocorre, o comprimento de onda muda, de modo que a frequência permaneça constante. Ao entrar em um meio mais rápido o comprimento de onda fica maior e fica menor ao entrar em um meio mais lento. Quando a alteração no meio ocorre a um ângulo a onda se curva, de modo que no limite as ondas permanecem alinhadas.

Interferência

Uma ilustração 2d da interferência de duas ondas.

A interferência é bastante fácil de entender, uma vez que é simplesmente a soma de duas ondas. A matemática envolvida no cálculo da interferência é tão simples como a adição da fórmula de uma onda com a fórmula da outra onda. O resultado é que, quando os picos de duas ondas se encontram no mesmo ponto elas produzem um pico ainda maior, mas se um pico negetivo se encontra com um pico positivo elas tendem a anular-se mutuamente.

Difração

Padrão de difração de um quadrado de gradação de deserção.

A difração ocorre quando a frente de uma onda encontra à beira de uma barreira. Ao encontrar essa borda a onda produz frentes de onda secundárias que dobram em torno da borda. Em óptica, geralmente, envolve uma ou mais fendas. Quando uma onda passa através de uma fenda com uma largura estreita com o comprimento de onda da onda original, as frentes de onda que saem do outro lado interferem umas com as outras para produzir um padrão de difração, como ilustrado abaixo.

Ilustração de como funciona a difração.

O uso mais comum da difração é a medição do comprimento de onda produzida por uma fonte.

Tunelamento

Aplicações

Espelhos

Espelhos côncavos

Espelhos convexos

Lentes

Lentes côncavas

Lentes convexas

Análise espectral

Análises químicas através da difração

O olho humano

Diagrama esquemático do olho humano

O olho humano contém apenas alguns componentes ópticos.[1] Quando o olho está em seu estado normal em descanso o foco está direcionado para objetos distantes. Em pessoas jovens e saudáveis com idade inferior a cerca de 50 anos a potência do cristalino pode ser aumentada para permitir foco claramente em objetos próximos, um processo conhecido como acomodação.[1]

Conclusão

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Referências

  1. 1,0 1,1 In: Bass, Michael. Handbook of Optics. 3ª ed. New York: McGraw-Hill, 2010. p. 1.3. vol. III - Vision and Vision Optics. ISBN 978-0-07-162928-7

Ligações externas