O que é comummente referido como dispersão de luz
Este fenómeno foi descoberto em 1672 por Isaac Newton. Até então, as pessoas não conseguiam explicar porque é que as cores estão numa certa ordem quando se refractam. A dispersão da luz ajudou a provar a natureza ondulatória da luz, mas para compreender melhor a questão é preciso compreender todos os aspectos.
Definição
O fenómeno de dispersão da luz (ou dispersão) é causado pelo facto do índice de refracção estar directamente relacionado com o comprimento de onda. A dispersão foi inicialmente descoberta por Newton, mas grande parte da base teórica foi desenvolvida por cientistas num período posterior.
Graças à dispersão, foi possível provar que a luz branca é constituída por muitos componentes. Para explicar em termos simples, um raio incolor de luz solar passa por uma substância transparente (cristal, água, vidro, etc.) e é quebrado nas cores do arco-íris do qual é composto.
À medida que a luz passa de uma substância para outra, ela muda de direcção, o que é chamado refracção. O branco contém toda uma gama de cores, mas esta é imperceptível até ser sujeito a dispersão. Cada uma das cores compostas tem um comprimento de onda diferente, pelo que o ângulo de refracção é diferente.
A propósito! O comprimento de onda de cada uma das cores do espectro é constante, por isso as tonalidades alinham sempre na mesma ordem quando passam por uma substância transparente.
A história da descoberta de Newton e as suas conclusões
A história diz-nos que o cientista primeiro notou que as bordas da imagem na lente são coloridas no período em que estava empenhado em melhorar o design dos telescópios. Interessou-lhe muito e ele partiu para descobrir a natureza do aparecimento de riscas coloridas.
Havia uma epidemia de peste na Grã-Bretanha na altura, por isso Newton decidiu retirar-se para a sua aldeia de Woolsthorpe a fim de limitar o seu círculo social. E ao mesmo tempo conduzir experiências para descobrir de onde vêm as diferentes tonalidades. Para o fazer, agarrou alguns prismas de vidro.
Ao longo da sua investigação, conduziu muitas experiências, algumas das quais ainda hoje são conduzidas de forma inalterada. O principal foi o seguinte: o cientista fez um pequeno buraco no obturador de uma sala escura e colocou um prisma de vidro no caminho do feixe de luz. O resultado foi um reflexo sob a forma de listras coloridas na parede oposta.
Newton extraído vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, azul e violeta do reflexo. Ou seja, o espectro no seu sentido clássico. Mas se olhar mais de perto e isolar o espectro com equipamento moderno, obtém três zonas principais: vermelho, amarelo esverdeado e azul-violeta. Os outros ocupam as áreas insignificantes no meio.
Onde ocorre
A dispersão pode ser vista com muito mais frequência do que aparece pela primeira vez. Só tem de prestar atenção:
- Arco-íris - é o exemplo mais conhecido de dispersão. A luz é refractada por gotículas de água, resultando num arco-íris, a que os especialistas chamam arco-íris primário. Mas por vezes a luz é refractada duas vezes e aparece um fenómeno natural raro - um duplo arco-íris. Nesse caso, o interior do arco é mais brilhante e com uma ordem padrão de cores, enquanto o exterior é desfocado e as tonalidades vão em ordem inversa.
- Pôr-do-solque pode ser vermelha, laranja ou mesmo multicolorida. Neste caso, o objecto que refrai os raios é a atmosfera da Terra. Como o ar é constituído por uma mistura particular de gases, o efeito é diferente e pode ser diferente.
- Se olhar cuidadosamente para a no fundo de um aquário ou de um grande corpo de água com água clara e límpida, podem-se ver claramente reflexos iridescentes. Isto deve-se ao facto de que o espectro solar se espalha para todo o espectro de cores por difusão.
- Pedras preciosas com diamantes lapidados com jóias também brilham. Se os rodar suavemente, notará como cada faceta dá uma tonalidade diferente. Este fenómeno pode ser visto em diamantes, cristais, zircónio cúbico e até vidro com uma boa qualidade de corte.
- Prismas de vidro e quaisquer outros elementos transparentes produzirão também um efeito quando a luz passar através deles. Especialmente se houver uma diferença na luz.
Para mostrar às crianças o fenómeno da dispersão, podem ser usadas bolhas de sabão normais. Verter a solução de sabão para um recipiente e depois deitar em qualquer armação de arame de tamanho apropriado. Uma vez removido, podem ser observados transbordos iridescentes.
A decomposição da luz espectral é também fácil de fazer com uma tocha de smartphone. Neste caso, são necessários um prisma de vidro e uma folha de papel branco. O prisma deve ser colocado sobre uma mesa numa sala escura, com um feixe de luz de um lado e um pedaço de papel do outro, com listras coloridas sobre o mesmo. As crianças adoram esta simples experiência.
Como o olho conhece as cores
A visão humana é um sistema muito complexo capaz de discernir partes exigentes do espectro electromagnético. O olho humano reconhece comprimentos de onda entre 390 e 700 nm. A radiação electromagnética no alcance visível é chamada luz visível ou simplesmente luz.
As cores são diferenciadas por células de barra e células de bolbo na retina. O primeiro tipo é muito sensível, mas só pode discriminar a intensidade da luz. O segundo distingue bem as cores, mas tem melhor desempenho sob luz brilhante.
As células cónicas são de três tipos, dependendo de serem mais sensíveis a comprimentos de onda curtos, médios ou longos. Através da combinação de sinais de todos os tipos de células cone, o olho é capaz de distinguir a gama de cores disponíveis.
Cada tipo de célula no olho pode perceber não uma única cor, mas diferentes tonalidades numa vasta gama de comprimentos de onda. É por isso que a visão é capaz de distinguir os mais pequenos detalhes e ver a diversidade do mundo que nos rodeia.
A dispersão da luz mostrou uma vez que o branco é uma combinação do espectro. Mas isto só pode ser visto após a sua reflexão através de certas superfícies e materiais.