Radiação visível (Luz)

De Museu da Electricidade

Física

Diagrama de dispersão da luz através de um prisma
Diagrama de dispersão da luz através de um prisma
Passagem da luz solar através de uma nuvem
Passagem da luz solar através de uma nuvem

A luz é constituída por radiação electromagnética, sobretudo a radiação que é visível pelo olho humano (entre 400-700 nanometros, ou entre 380-750 nanometros). Apresenta-se na forma de pequenos “pacotes” chamados fotões, e exibe propriedades tanto de ondas como de partículas. O termo pode ser aplicado em Física a qualquer radiação deste género, quer seja ou não visível.

Por Ricardo Pinto


Propriedades

As quatro principais propriedades da luz são a intensidade, a frequência (ou comprimento de onda), a polarização, e a fase. O estudo da luz, conhecido por Óptica, é um importante campo de investigação na Física moderna. A intensidade de radiação é a medida do fluxo de energia por unidade de área e por unidade de tempo. Em segundo lugar, a frequência (também designada por cor para a luz visível) refere-se ao número ocorrências das ondas num determinado período de tempo. Por sua vez, a polarização é a medida da variação do vector do campo eléctrico das ondas com o decorrer do tempo. Por fim, a fase é a fracção de um ciclo de onda completo em que esta se encontra.

Um feixe de luz é a representação da trajectória da luz num determinado espaço, e indica o local de onde sai (fonte) e o local para onde se dirige. A luz percorre sempre trajectórias rectilíneas num meio homogéneo, e tende a descrever curvas em meios heterogéneos.

A velocidade da luz no vácuo está actualmente calculada em 299 792 458 m/s. Esta viaja sempre a uma velocidade constante, mesmo entre as partículas de uma substância através da qual brilhe. Os fotões excitam as partículas adjacentes, que por sua vez passam energia para as partículas vizinhas. Isto poderá aparentemente atrasar o feixe de luz durante a sua trajectória em tempo real. O tempo perdido entre a entrada e a saída da luz corresponde à deslocação de energia entre cada partícula que é excitada quando aquela passa através da substância.


História

No final do século XIX, a teoria que defendia que a luz tinha apenas um comportamento de onda começou a ser questionada. Esta não conseguia explicar o fenómeno da emissão fotoeléctrica, a emissão de electrões feita por materiais condutores ao serem expostos aos raios solares. Albert Einstein conseguiu por fim explicar, com base em conceitos de Max Planck, que os feixes de luz são pequenos pacotes de energia, ou fotões.


Fontes

Existem muitas fontes de luz. As mais comuns são as térmicas, ou seja, corpos que a uma dada temperatura emitem um espectro característico de radiação de corpo negro. Entre os exemplos do fenómeno encontram-se a luz solar (radiação gerada pela cromosfera do Sol a 6000º K e que é apenas 40% visível); as lâmpadas incandescentes (que emitem somente 10% da energia consumida por si como luz visível); e as partículas sólidas em chamas.

Temperatura de cor

O pico do espectro de corpo negro encontra-se na zona dos infravermelhos para objectos relativamente frios, como os seres humanos. Quando a temperatura aumenta, o pico muda para comprimentos de onda mais curtos, dando primeiro origem a um brilho vermelho, de seguida a um brilho branco, e por fim a um brilho azul à medida que se aproxima da zona dos ultravioletas. Estas cores podem ser vistas quando um determinado metal é aquecido numa metalurgia até ficar vermelho ou branco. As emissões azuis não são tão frequentes, acontecendo porém na queima de gás em bicos de fogão ou maçaricos. Esta resulta nestes casos das emissões moleculares de radicais CH (que emitem num comprimento de onda à volta dos 425 nm).

Os átomos emitem e absorvem luz em níveis de energia característicos. Isto produz linhas de emissão no espectro de cada átomo. As emissões podem ser espontâneas, como sucede nos díodos emissores de luz (LEDs), nas lâmpadas de descarga de gás (luzes de néon ou de vapor de mercúrio), e nas chamas (a luz emitida pelo próprio gás quente). Mas podem igualmente ser estimuladas, como no caso dos lasers ou dos masers de micro-ondas.

A desaceleração de uma partícula carregada livre, como um electrão, pode gerar radiação de luz visível. É o caso das radiações de ciclotrões e de sincrotrões. As partículas que se movem mais depressa do que a velocidade da luz através de um determinado meio geram radiação visível de Cherenkov.

Alguns químicos podem gerar radiação visível por quimoluminescência. Em seres vivos este processo é designado por bioluminescência, e é usado por pirilampos e diversos tipos de plâncton. Certas substâncias podem produzir luz quando expostas a radiação, processo conhecido por fluorescência. Outras ainda emitem luz prolongadamente depois de serem excitadas por mais radiação energética, fenómeno conhecido por fosforescência. Este tipo de materiais pode também ser excitado ao ser bombardeado com partículas subatómicas, um mecanismo usado nas televisões de raios catódicos.

A luz pode ser medida por meio de dois conjuntos diferentes de unidades. A radiometria baseia-se na medida da força da luz em qualquer comprimento de onda. Por outro lado, a fotometria mede apenas os comprimentos de onda incluídos no modelo estandardizado de percepção de brilho pelo Homem.


Fonte

Wikipedia (Inglês)