Luz: o que é, suas fontes, propriedades e meios de propagação

Luz é radiação eletromagnética visível. Esta radiação é uma forma de energia que se propaga no espaço por ondas que possuem comprimentos e frequências variados. De todas as combinações entre frequências e comprimentos de onda, apenas a faixa captada pela visão é que chamamos de luz.

O espectro visível abrange, aproximadamente, comprimentos de onda dos 400 nm (nanômetros) até os 700 nm, indo do violeta ao vermelho.

É o comprimento de onda que determina a cor da luz. Em comprimentos maiores que 700 nm há o infravermelho e, menores que 400 nm, o ultravioleta.

A velocidade da luz é de 299 792 458 metros por segundo (m/s) no vácuo, aproximadamente, 3 x 10⁸ m/s.

Uma discussão interessante sobre a luz diz respeito a sua forma, ou natureza. A luz se comporta como uma onda, exibindo fenômenos como interferência e difração, mas também como partículas chamadas fótons. Esta característica conhecida como dualidade onda-partícula é importante para explicar fenômenos como o efeito fotoelétrico.

Tipos de fontes de luz

A luz provém de duas fontes, a primária e a secundária. São fontes primárias aquelas que têm sua própria luz, tal como o Sol. As fontes secundárias, por sua vez, são aquelas que refletem luz recebida. É o caso da Lua, que reflete a luz solar.

A luz pode ser produzida por diversos processos físicos e químicos. Aqui estão alguns dos principais métodos de geração de luz:

Emissão Térmica (Incandescência)

Ocorre quando um material é aquecido a uma temperatura elevada, ele emite luz. Este é o princípio por trás das lâmpadas incandescentes e da luz emitida por corpos aquecidos.

Emissão por Descarga Elétrica

É a passagem de uma corrente elétrica por um gás pode excitar os átomos do gás, que emitem luz ao retornar ao estado fundamental.

Emissão de Luz por Fósforo (Fluorescência e Fosforescência)

Certos materiais emitem luz quando excitados por radiação ultravioleta ou outra radiação de alta energia.

Emissão por Transições Eletrônicas (Eletroluminescência)

O processo em que um material emite luz em resposta à passagem de corrente elétrica ou a um campo elétrico.

Emissão por Recombinação de Partículas (Lasers)

Os lasers produzem luz através da emissão estimulada de radiação, resultando em um feixe de luz altamente coerente e direcional.

Emissão Química (Quimioluminescência e Bioluminescência)

Reações químicas podem liberar energia na forma de luz.

Emissão por Radiação Síncrotron

Partículas carregadas, como elétrons, emitindo luz ao serem aceleradas em campos magnéticos.

Emissão por Atrito (Triboluminescência)

A geração de luz ao se esfregar ou quebrar certos materiais.

Propriedades da Luz

• Reflexão: Quando a luz incide sobre uma superfície, ela pode ser refletida. A lei da reflexão afirma que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.

• Refração: A luz pode mudar de direção ao passar de um meio para outro, um fenômeno conhecido como refração. A lei de Snell descreve a relação entre os ângulos de incidência e refração e os índices de refração dos meios.

• Dispersão: A luz branca pode ser separada em suas cores componentes ao passar por um prisma, devido à variação do índice de refração com a frequência (ou comprimento de onda) da luz.

• Difração: A luz pode se curvar ao redor de obstáculos ou passar por fendas, produzindo padrões de interferência.

• Polarização: A luz pode ser polarizada, significando que suas ondas vibram em uma direção preferida. Isso pode ocorrer naturalmente, como na luz refletida, ou ser induzido por filtros polarizadores.

• Energia: A luz carrega energia, sendo quantizada em fótons. A energia de um fóton é diretamente proporcional à frequência da luz, sendo descrita pela fórmula E = hν, onde h é a constante de Planck e ν é a frequência.

• Intensidade: A intensidade da luz está relacionada à quantidade de energia que a luz transporta por unidade de área em um dado tempo. Ela pode ser medida em watts por metro quadrado (W/m²).

Meios de Propagação da Luz

A luz se propaga no vácuo de forma extremamente veloz. Mas há outros meios de propagação da luz, os quais são classificados da seguinte forma:

Meio translúcido: é um meio irregular, pois apesar da passagem da luz, ela é pouco nítida. Exemplo disso é a neblina que esconde a luz do Sol.

Meio transparente: é um meio regular, motivo pelo qual a luz passa facilmente por ele. O vácuo é um meio transparente.

Um meio opaco não permite que a luz se espalhe, porque ele bloqueia a luz. Como exemplo, podemos citar uma lanterna direcionada para uma parede, pois os raios de luz não chegam ao outro lado da construção.

E o que é Ano-luz?

Ano-luz é uma unidade de medida astronômica, que corresponde a 9.600.000.000.000 quilômetros.

A unidade auxilia o trabalho dos astrônomos, justamente pelo fato de que na Astronomia são utilizados números gigantescos, tal como o mencionado acima.

Assim, ela facilita as contagens nessa ciência e, ao contrário do que muitos pensam, não é uma unidade de tempo, tal como sugerido pela palavra “ano”.

Quer saber mais? Leia:

• Fenômenos ópticos: o que e quais são
• Ondas Eletromagnéticas
• Dispersão da luz: o que é e como ocorre
• Velocidade da Luz
• Reflexão da Luz: suas leis, ângulos de incidência e reflexão
• Refração da Luz: o que é, leis e índice
• Exercícios sobre refração da luz (com respostas explicadas)
• Lentes Esféricas
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