1 O que é luz?
A luz é uma onda eletromagnética — uma perturbação nos campos elétrico e magnético que se propaga pelo espaço, inclusive no vácuo. Diferentemente das ondas mecânicas (som, ondas em cordas), a luz não precisa de meio material para se propagar.
Explica difração, interferência e polarização. Maxwell (1865) previu a existência das ondas eletromagnéticas.
Explica o efeito fotoelétrico (Einstein, 1905): a luz age como pacotes de energia chamados fótons.
A luz exibe propriedades de onda E de partícula dependendo do experimento. Ambos os modelos são necessários.
Na Óptica Geométrica (nosso foco), tratamos a luz como raios que se propagam em linha reta. Esse modelo simplificado é válido quando os obstáculos e aberturas são muito maiores que o comprimento de onda da luz (≈ 400–700 nm).
2 Velocidade da luz
A relação entre velocidade, comprimento de onda e frequência:
A luz do Sol leva ~8 minutos para chegar à Terra. A estrela mais próxima (Próxima Centauri) está a ~4,2 anos-luz — a luz dela que você vê agora partiu há 4,2 anos.
3 Espectro eletromagnético visível
O olho humano percebe apenas uma faixa estreita do espectro eletromagnético — a luz visível, com comprimentos de onda entre ~380 nm e ~780 nm:
| Cor | λ aproximado (nm) | f aproximada (THz) |
|---|---|---|
| 🟣 Violeta | 380 – 450 | 666 – 789 |
| 🔵 Azul | 450 – 495 | 606 – 666 |
| 🟢 Verde | 495 – 570 | 526 – 606 |
| 🟡 Amarelo | 570 – 590 | 508 – 526 |
| 🟠 Laranja | 590 – 625 | 480 – 508 |
| 🔴 Vermelho | 625 – 780 | 384 – 480 |
4 Fontes de luz
Produz luz própria por processo físico (combustão, incandescência, descarga). Ex.: Sol, lâmpadas, velas, estrelas.
Reflete ou difunde luz recebida de uma fonte primária. Ex.: Lua, planetas, objetos iluminados.
Dimensões desprezíveis comparadas às distâncias envolvidas. Emite luz em todas as direções.
Dimensões comparáveis às distâncias. Produce penumbra além de sombra.
5 Princípios da Óptica Geométrica
Em meio homogêneo e transparente, a luz se propaga em linha reta.
Dois raios de luz que se cruzam não se perturbam — continuam cada um em sua trajetória.
O caminho percorrido pela luz é o mesmo nos dois sentidos. Se A enxerga B, B enxerga A.
A câmara escura é a demonstração mais simples da propagação retilínea: uma caixa fechada com um pequeno furo projeta na parede oposta uma imagem invertida do objeto externo — sem lente alguma.
6 Sombra e penumbra
Quando um objeto opaco intercepta raios de luz, formam-se regiões de escuridão total (sombra) e parcial (penumbra):
Região que não recebe luz alguma da fonte. Formada tanto por fontes puntiformes quanto extensas.
Região que recebe luz de parte da fonte. Só existe com fontes extensas. Nas bordas da sombra, iluminação gradual.
A Lua passa pela sombra (umbra) da Terra. Nas bordas passa pela penumbra — eclipse penumbral.
A sombra da Lua cobre parte da Terra. Total na umbra, parcial na penumbra.
7 Resumo
O que você aprendeu
- Luz é onda eletromagnética que exibe dualidade onda-partícula.
- No vácuo: c = 3×10⁸ m/s; relação c = λ·f.
- Espectro visível: 380 nm (violeta) a 780 nm (vermelho).
- Fontes primárias emitem luz; secundárias refletem luz recebida.
- Três princípios da Óptica Geométrica: propagação retilínea, independência e reversibilidade.
- Sombra = sem luz; penumbra = luz parcial (só com fonte extensa).