Durante muito tempo pensou-se que a luz se transmitia instantaneamente de
urn ponto a outro. Entretanto, experiencias cuidadosas, realizadas durante os seculos XVIII e XIX, vieram mostrar que, na realidade, a velocidade de propaga~ao
da luz e muito grande, mas nao e infinita. No T6pico Especial, apresentado no final deste capitulo, estao descritas algumas experiencias, realizadas por grandes cientistas, nas quais eles conseguiram obter, com boa precisao, 0 valor da velocidade da luz. Este valor desempenha urn papel muito importante no desenvolvimento
da Fisica e, em varias ocasioes, teremos oportunidade de trabalhar com ele.
Baseando-se em medidas atuais, 0 valor da velocidade da luz no vacuo (que
usualmente representado por c) pode ser considerado como sendo
I
c=3,00x108m/s
e
I
isto e, c = 300 000 kmls. Para se ter urna ideia do significado deste valor, podemos
ressaltar que, se urn objeto possuisse esta velocidade, ele poderia dar cerca de
7,5 voltas ao redor da Terra em apenas 1 segundo. Alias, devemos observar que
de acordo com a Teoria da Relatividade, de Einstein, este valor representa urn limite superior para a velocidade dos corpos, isto e, nenhum objeto material pode
alcan~ar uma velocidade igual (ou superior) a velocidade da luz.
A velocidade da luz foi medida, tambem, em varios meios materiais, encontrando-se sempre urn valor inferior a c. Por exemplo, na agua, a luz se propaga
com urna velocidade v = 220000 kmls e, no diamante, com v = 120000 kmls.
assar ao estudo da proxima seq:ao, responda as questoes seguintes,
o texto sempre que julgar necessario.
afirmar que a Lua e uma fonte de luz?
r que podemos enxergar a Lua?
a) Desenhe, em uma c6pia da figura, a sombra
A'B' do objeto, projetada sobre 0 anteparo.
b) Indique, na c6pia da figura, a regiao do espago que
fica escura, isto e, que nao recebe luz da fonte.
c) Se a objeto for aproximado da fonte, 0 tamanho de sua sombra aumentara, diminuira au
nao se modificara? (Trace um diagrama para
justificar sua resposta.)
3. No exercfcio anterior, suponha que a objeto permanecesse na posigao mostrada, mas a fonte fosse deslocada, para a esquerda, ate uma posigao
muito afastada do objeto. Nestas condig6es:
-
- -_ :; ~es'e exercfcio mostra um objeto AB, co_ ""
ente a uma pequena lampada acesa.
- -:::::.... . ~e a existe um anteparo opaco, situado
--~-e
eaAB.
a) Como seria a feixe de raios luminosos, provenientes da fonte, que alcangam 0 objeto?
b) Desenhe, na c6pia da figura, a sombra do objeto sabre 0 anteparo. Ela e maior, menor au
igual ao objeto?
5. 0 ano-Iuz
daem
a luz per
a) Sa be calcul
b) Consi -Terra. =.
gasta
c) Qual'
trela
a-=
Comame
Umac~
chada, na qlE(papel vege~
orificio, corr:
pode-se obte:
em linha re
127 ••••
4. Duas pequenas fontes luminosas, F1 e F2, estao
situadas em frente a um objeto opaco AB, como
mostra a figura deste exercfcio. Lembrando-se da
propagagao retilinea da luz e considerando os
pontos assinalados no anteparo, responda:
a)
b)
c)
d)
Quais deles estao recebendo luz das duas fontes?
Qual deles recebe luz apenas da fonte F1?
Qual deles recebe luz apenas da fonte F2?
Qual deles nao recebe luz de nenhuma das
duas fontes?
5. 0 ano-Iuz e uma unidade de comprimento muito usada em Astronomia. 0 seu valor e igual distancia que
a luz percorre, no vacuo, durante 0 tempo de 1 ano.
a
a) Sabendo-se que em 1 ana temos 3,2 x 107 s,
calcule, em metros, 0 valor de 1 ano-Iuz.
b) Considere uma estrela situada a 20 anos-Iuz da
Terra. Entao, quantos anos a luz desta estrela
gasta para chegar ate nos?
c) Qual e, em quil6metros, a distancia desta estrela a Terra?
6. A luz do Sol gasta cerca de 8
gar a Terra. Imaginando que 0 es -_
e a Terra fosse totalmente cheio C'GgJC _ -",-que a luz solar gastaria para chega a" r
maior, menor ou igual a 8 minutos?
camora escum de orificio
Uma camara escura de orificio, muito simples, consiste de uma caixa fechad a, na qual uma das faces laterais e feita de urn papel semitransparente
(papel vegetal ou de seda, por exemplo). Na face oposta e feito 0 pequeno
orificio, com uma aguIha ou alfinete (veja a fig. I). Com este dispositivo
?Ode-se obter a imagem de urn objeto, usando 0 fato de que a luz se propaga
em linha reta.
Fig. II: A'B' e a imagem do
objeto AB fomecida
por
uma ciimara escura de orificio muito pequeno.
19. I: Uma comara escura de orificio
:;.ode ser foci/mente construfda.
Para que voce entenda como isso ocorre, observe a fig. II na qual urn obieto AB e colocado em frente ao orificio de uma camara escura. Cad a ponto
do objeto, como 0 ponto A, emite luz em todas as dire~6es. Urn estreito feixe que parte de A passa atraves do orifido e incide na parede oposta, dando
origem a uma pequena mancha luminosa A'. De modo semelha~te, 0 feixe
que sai do ponto B e passa pelo orifieio dara origem a mancha B'. E faeil perceber que a qualquer outro ponto do objeto correspond era sobre a parede
Fig. III: Aumentando-se 0 tomanho do orifldo, a imagem
apresenta-5ecommaior~
sidade, mas com menor nitidez.
o
e
angulo 1, que a raio incidente forma com a normal (fig. 14-12), denominado angulo de incidencia e a angulo f, formado pela normal e pelo raio
refletido, e a angulo de reflexiio. A medida desses angulos, em uma experiencia
de reflexao, pode ser feita facilmente e, assim, foi possivel verificar, desde a
Antiguidade, que eles sao sempre iguais entre si. Esta conclusao de que, na
reflexao da luz, tem-se 1= f, e conhecida como a 2~lei da reflexao. Temos, entao, em resumo:
As leis da re(lexGo
1~2~-
a raio incidente, a normal a superficie refletora no ponto de incidencia
e a raio refletido estao situados em urn mesmo plano.
a angulo de incidencia e igual ao angulo de reflexao (1= f).
Estas leis serao usadas, nas sec~6es seguintes, no estudo da forma~ao de
irnagens nos espelhos planas e curvos.
Uma pessoa faz com que um estreito feixe luminoso incida perpendicularmente a superffcie de
um espelho (fig. 14-13).
a) Qual e
0
valor do angulo de incid€mcia?
e
Como 0 angulo de incidencia
formado pelo raio
incidente e a normal,
claro que, neste caso,
temos 1 =
pais a feixe esta incidindo ao longo
da normal.
a,
e
b) Qual e a diregao do feixe refletido?
Fig. 14-13: Para a exempIa da seq:aa 14.2.
Como, na reflexao da luz, temos sempre 1 = f,
teremos, neste caso, f = O. Isto significa que a feixe refletido voltara dirigido tamMm ao longo da
normal.
Antes de passar ao estudo da proxima sec~ao, responda as questoes seguintes,
consultando 0 texto sempre que julgar necessario.
7.
Nas figuras apresentadas nesta secgao, identifique
aquelas nas quais:
a) Um feixe de luz sofre reflexao especular.
b) Um feixe de luz sofre difusao.
8.
a) A maioria dos objetos que nos rodeiam (paredes,
arvores, pessoas etc.) nao sac fontes de luz. No
entanto, podemos enxerga-Ios qualquer que seja
nossa posigao em torno deles. Por que?
b) Urn astronauta, na Lua, ve 0 ceu escuro, mesmo que 0 Sol esteja brilhando (isto e, quando e
"dia", na Lua). Na Terra, como voce sabe, durante 0 dia 0 ceu se apresenta totalmente claro.
Explique a causa desta diferenga.
9. A figura deste exercfcio mostra um raio de luz
incidindo em uma superficie refletora (NP normal
a superficie).
e
c) Qual sera 0 valor do angulo de reflexao?
d) Desenhe, entao, na c6pia da figura, a diregao
do raio refletido.
a) Trace, em uma c6pia da figura, a posigao aproximada do raio refletido.
b) Mostre, em seu desenho, 0 angulo de reflexao
c) Se
7 = 32°,
qual
e 0 valor
de
r.
r?
11. Responda as mesmas questoes do exercfcio anterior, considerando agora a figura deste exercfcio.
10. Considere um raio luminoso que incide sobre uma
superficie refletora da maneira indicada na figura
deste exercfcio.
a) Trace, em uma c6pia da figura, a normal
perficie no ponto de incidencia.
b) Qual
14.3.
e 0 valor
a su-
do angulo de incidencia?
Espelho
D
Uma superffcie lisa e plana, que reflete especularmente a luz, e
denominada espelho plano. Consideremos urn pequeno objeto luminoso (ou urn objeto que esteja difundindo luz), representado por 0 na
fig. 14-14, colocado em frente a urn espelho plano EE. A luz que sai
do objeto e incide no espelho e refletida. Tracemos, a partir de 0, alguns raios luminosos incidentes no espelho. Usando as leis da reflexao, podemos desenhar os raios refletidos correspondentes, como foi
eito na fig. 14-14, e verificamos que estes raios refletidos formam
urn feixe divergente. Entretanto, trac;ando os prolongamentos destes
raios, veremos que eles passarao todos pelo mesmo ponto 1. Assim, a
luz, ap6s ser refletida pelo espelho plano, diverge como se estivesse
sendo emitida do ponto I, situado atras do espelho.
Fig. 14-14: Formac;iio da imagem virtual de um objeto em um espe/ho plano.
IMAGEM VIRTUAL
Suponha urn observador, situado em frente ao espelho, recebendo em seus
olhos uma certa parte do feixe refletido (fig. 14-14). Este feixe, como vimos, parece ter sido emitido do ponto I, isto e, tudo se passa como se, em I, existisse urn
objeto emitindo aquele feixe. E par este motivo que 0 observador enxerga, na-