Espectro eletromagnético

O espectro eletromagnético é a designação do conjunto das várias radiações eletromagnéticas.

Fazem parte do espectro eletromagnético as seguintes radiações:

• ondas de rádio;
• microondas;
• infravermelhos;
• luz visível; 
• ultravioletas;
• raios X;
• raios gama;
• raios cósmicos.

Espectro eletromagnético

Cor e Luz

Um corpo absorve, reflete ou transmite determinadas radiações de entre aquelas que recebe.
Assim, a cor que um corpo apresenta depende do tipo de radiação que sobre ele incide, assim como da sua natureza.

Cores primárias da luz:

• vermelho
• verde
• azul

Cores compelmentares:

• vermelho + verde ---> amarelo
• vermelho + azul ---> magenta
• verde + azul ---> ciano

Cor dos Objetos:

• Um objeto vermelho quando é iluminado com luz branca absorve o azul e o verde e reflete o vermelho;
• Um objeto amarelo quando iluminado com luz branca absorve o azul e reflete o vermelho e o verde (vermelho + verde ---> amarelo).
• Um objeto branco reflete todas as radiações, não absorvendo nenhuma
• Um objeto preto absorve todas as radiações, não refletindo nenhuma.

Espectro da luz branca

O espectro da luz branca / espectro de luz visível é o conjunto das radiações de cores ( vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta).

Dispersão da luz branca:

• É o fenómeno que ocorre quando a luz branca se decompõe nas diferentes radiações monocromáticas.

Dispersão da luz branca num prisma

Recomposição da luz:

• É o fenómeno que ocorre quando as diferentes radiações monocromáticas se recompõem na luz branca.

Quando se roda o disco de Newton ocorre a recomposição da luz

Formação do arco-íris:

• Em 1 ocorre refração (passagem do ar para a gota de água) e ao mesmo tempo ocorre dispersão da luz branca.

• Em 2 ocorre reflexão, uma vez que o feixe permanece no mesmo meio.

• Em 3 ocorre de novro refração (passagem da gota de água para o ar).

Defeitos da visão e sua correção

A maioria dos problemas de visão deve-se a anomalias de focagem da luz na retina, sendo consideradas anomalias refrativas. Os problemas de visão mais comuns são miopia, hipermetropia, astigmatismo, presbiopia. 

Miopia:

• A imagem dos objetos distantes é focada à frente da retina e não sobre ela.
• Consequência de um globo ocular demasidado longo ou de um cristalino demasiado convergente.
• O míope vê mal ao longe e bem ao perto.
• Corrige-se com lentes divergentes, passando assim, a imagem a ser obtida exatamente sobre a retina.

Hipermetropia:

• A focagem da imagem dos objetos é feita atrás da retina
• Consequência de uma deficiência no globo ocular ou de um cristalino pouco convergente.
• O hipermetrope vê mal ao perto e bem ao longe.
• Corrige-se com lentes convergentes.

Astigmatismo:

• Está associado a curvatura irregular da córnea (mais ovalada).
• Este desajuste faz com que a luz se refrate em vários pontos da retina em vez de um.
• Com o astigmatismo vê-se mal tanto ao perto como ao longe.
• Corrige-se com lentes cilíndricas.

Presbiopia / "Vista Cansada":

• Surge quando o cristalino perde a capacidade de focar os objetos devido à rigidez dos músculos.
• Tendência para afastar os objetos para os ver melhor.
• Corrige-se lentes convergentes, lentes bifocais ou lentes progressivas.

Hipermetropia sem e com correção

Miopia sem e com correção

Formação das imagens no olho

A quantidade de luz que pode atravessar a córnea é controlada pela pupila, que se abre quando há menos luz e se fecha quando há muita luz
A luz atravessa a córnea, é focada pelo cristalino, que funciona como uma lente convergente. Esta focagem permite projetar as imagens dos objetos numa certa zona da retina. A imagem que se obtém é invertida e menor que o objeto.

Lentes

As lentes são corpos transparentes, geralmente de vidro ou de plástico tratado limitados por uma ou duas superfícies curvas.
Nas lentes ocorre dupla refração da luz: do ar para a lente e novamente da para o ar.

Lentes convergentes/convexas

• Possuem bordos delgados e têm maior espessura no centro, fazendo convergir os raios de luz paralelos ao eixo principal para um único ponto. 

Lentes divergentes/ côncavas:

• Possuem bordos mais espessos do que o cento, fazendo divergir os raios de luz paralelos ao eixo principal, de modo que o prolongamento dos raios refratados para trás da lente se encontram num ponto.

Características das imagens obtidas com cada lente

Convergente:

se estiver longe 

• real
• invertida
• menor

se estiver a uma distância média

• real 
• invertida
• maior

se estiver perto

• virtual 
• direita
• maior

Divergente:

• virtual
• direita
• menor

Reflexão total

A reflexão total é um fenómeno que ocorre quando a luz incide, com um ângulo superior ao ângulo crítico, na superfície na superfície de separação de dois meios, sendo a velocidade de propagação da luz menor no meio onde se está a propagar.

• Na primeira figura ocorre refração da luz.
• Na segunda figura o ângulo representado é o ângulo crítico.
• Na terceira figura, sendo o ângulo maior do que o ângulo crítico, ocorre a reflexão total.

A reflexão total tem aplicação nas fibras óticas, que por sua vez têm aplicação nas telecomunicações e na medicina.

Fibras óticas

Refração da luz

A refração da luz é um fenómeno que ocorre quando a luz passa de um meio
ótico para outro, onde a velocidade de propagação é diferente. Geralmente, a luz sofre mudança de direção.

• Quando a velocidade no segundo meio é inferior à velocidade no primeiro meio (como é o presente caso) o refratado aproxima-se da normal. Caso contrário afasta-se da normal.
• não há mudança de direção quando o ângulo de incidência é 0º, ou seja, quando o raio incide perpendicularmente à superfície de separação dos meios.

Formação de imagens num espelho

As imagens obtidas em espelhos

Espelho plano

planos:

• são direitas 
• do mesmo tamanho
• estão à mesma distância do espelho que o objeto
• são virtuais
• lateralmente invertidas e simétricas

côncavos:

se estiver longe

• real
• invertida
• menor que o objeto

Espelho côncavo

se estiver a uma distância média

• real
• invertida
• maior que o objeto

se estiver perto

• virtual
• direita
• maior que o objeto

Espelho convexo

convexos:

• virtual
• direita
• menor que objeto

Reflexão da Luz e Leis da Reflexão

A reflexão da luz é o fenómeno que ocorre quando a luz incide numa superfície, mudando de direção ou de sentido e continuando a propagar-se no mesmo meio.

Nas superfícies polidas ocorre a reflexão regular da luz.

Reflexão regular da luz

Nas superfícies rugosas ocorre a reflexão difusa da luz, ou difusão da luz.

Difusão da luz

Leis da Reflexão da luz

• o raio incidente, o raio refletido e a normal estão no mesmo plano.
• os ângulos de incidência e de reflexão são iguais (têm a mesma amplitude)

Raio Incidente

É o raio luminoso que incide sobre a superfície.

Raio Refletido

É o raio luminoso que é refletido pela superfície

Normal

Linha imaginária que é perpendicular à superfície no ponto de incidência

Ângulo de Incidência

É o ângulo definido pela normal e pelo raio incidente

Ângulo de Reflexão

É o ângulo definido pela normal e pelo raio refletido 

Triângulo de visão

Ver um objeto implica a existência de três aspetos fundamentais, que constituem o triângulo de visão: um objeto, uma fonte luminosa (que ilumine o objeto) e um detetor de luz (como os nossos olhos).

Triângulo de visão:

• a fonte luminosa (natural ou artificial) emite luz para o objeto (corpo não-luminoso)
• o objeto emite parte ou totalidade da radiação que recebeu (da fonte) para um detetor. 

Triângulo de visão

Classificação dos materiais quanto ao modo como são atravessados pela luz.

• Opacos - não se deixam atravessar pela luz

A porta de madeira é opaca

• Translúcidos - deixam-se atravessar parcialmente pela luz

Este vidro é translúcido

• Transparentes - deixam-se atravessar totalmente pela luz

Esta janela é transparente

Luz - Propagação

A luz é uma onde eletromagnética (não precisa de um meio material para se propagar) transveral (a direção de perturbação é perpendicular à direção da propagação).

A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas é máxima no vazio (300000 km/s) e é aproximadamente igual no ar, sendo menor noutros meios.

A luz propaga-se em linha reta e radialmente em todas as direções.
Cada uma das direções retilíneas segundo a qual se propaga a luz chama-se raio luminoso.
O conjunto dos raios luminosos chama-se feixe luminoso.

Classificação dos feixes luminosos quanto ao modo de propagação:

• Convergentes - o feixe converge num ponto

• Divergentes - o feixe diverge a partir de um ponto ( a fonte)

• Paralelos - o feixe propaga-se sempre com os raios paralelos entre si
  

Surdez

A surdez tem diversas origens, podendo dever-se:

• à exposição a sons de intensidade muito elevada;
• a malformações;
• a infeções permanentes.

exemplos: 

• Se os ossículos do ouvido colarem ao ouvido interno deixam de vibrar eficazmente não ocorrendo uma boa transmissão da onda sonora.
• Se os canais forem obstruídos, por exemplo, com a formação de cera no canal auditivo, também haverá perda de audição.
• entre outros...

Audiogramas

Os audiogramas são gráficos onde se representa o limiar da audibilidade em função da frequência e do nível de intensidade sonora.

Audiograma

Para que um som seja audível:

• Se a frequência for pequena, a intensidade tem de ser grande.
• Se a frequência for grande, a intensidade pode ser pequena. 

Nível Sonoro

É uma escala, medida em decibéis (dB) que avalia comparativamente as intensidades dos sons.
O nível sonoro mede-se com um sonómetro.

Nível Sonoro

Sonómetro

Espectro Sonoro

O espectro sonoro é o conjunto de todas as frequências possíveis para as ondas sonoras.
 De acordo com a frequência sonora, classificam-se os sons em infra-som, som audível e ultra som.

• infra-som - f<20 Hz
• som audível - f 20Hz---20000Hz
• ultra som - f>20000Hz