Quando o meio através do qual a luz se propaga muda pode acontecer três fenômenos. A luz incide sobre a superfície de separação e volta para o meio original: Temos a reflexão da luz.
A luz pode ainda atravessar o novo meio: Temos a refração da luz. A luz pode também ser absorvida pelo novo meio. Temos a absorção da luz.
Antes de estudar esses fenômenos com mais detalhes devemos definir algumas grandezas. Vamos deixar claro o que entendemos por ângulo de reflexão, de refração e ângulo de incidência. Veja as definições aqui. Com isto podemos iniciar o estudo da ótica.
A ótica geométrica é uma teoria antiga. Ela entende a luz como formada por raios luminosos. Este não é o entendimento atual sobre a luz. No entanto, a teoria funciona bastante bem quando tratamos de fenômenos óticos na nossa escala de tamanho. Isto é, quando trabalhamos com máquinas fotográficas, telescópios, espelhos,etc.
Quando um raio de luz incide sobre a superfície de separação de dois meios ele pode ter a sua energia absorvida pelo outro meio na forma de calor. A luz solar, por exemplo, ao incidir sobre a sua pele causa um aumento da temperatura da pele. Este é o fenômeno da absorção da luz pela matéria.
O raio luminoso, na situação anterior, pode também incidir sobre a superfície e retornar. Em outras palavras ele pode ser refletido. Esse fenômeno é governado pela Lei da Reflexão da Luz. Estude os detalhes da Lei aqui.
Nada melhor para aprender como esta lei funciona do que um vídeo de um experimento. Veja aqui como um raio luminoso é refletido num espelho e como é feita a medição dos ângulos.
Nada melhor para aprender como esta lei funciona do que um vídeo de um experimento. Veja aqui como um raio luminoso é refletido num espelho e como é feita a medição dos ângulos.
Quando a superfície sobre a qual incide a luz é rugosa temos um tipo de reflexão chamada difusa. Nela os raios luminosos são embaralhados. A nossa visão e as cores que percebemos nos objetos a nossa volta dependem do balanço entre os raios que são absorvidos e os que sofrem reflexão difusa.
Se, ao contrário, a superfície sobre a qual incide a luz é lisa temos um tipo de reflexão chamada especular. Nela os raios luminosos são refletidos em ordem. Com isto, um observador ao olhar para a superfície vê uma imagem da fonte desses raios. Essas superfícies são chamadas espelhos. Quando se quer mudar a direção da luz ou tratar uma imagem teremos quer trabalhar com espelhos.
Os espelhos podem ser planos ou curvos. Neste estudo vamos tratar apenas com os espelhos planos e esféricos. Veja na apostila os detalhes de cada um. Aqui vamos ressaltar apenas alguns aspectos da questão.
Quando os raios luminosos incidem paralelamente ao eixo principal num espelho esférico ( ou parabólico ) eles são refletidos e incidem sobre um ponto chamado foco.
O foco tem propriedades importantes que estudaremos em seguida. Veja aqui uma experiência onde é mostrado como um feixe laser, incidindo paralelamente ao eixo principal do espelho, é refletido num espelho côncavo. O ponto sobre o qual eles se cruzam é o foco do espelho.
Um dos conceitos mais difíceis de entender é o de uma imagem real, isto é, de uma imagem formada pelos raios luminosos e não pelos seus prolongamentos. Elas são formadas no ar e podem ser vistas mesmo sem um anteparo. Veja aqui o vídeo onde se mostra como acender uma lâmpada que não existe.