Luz e Cor

Luz e Cor

No estudo sobre ondas vimos que a luz é uma onda eletromagnética que se propaga tanto no vácuo quanto em alguns meios materiais. Na figura acima temos o que chamamos de Disco de Newton, composto por diferentes cores.

Quando olhamos para um abacate, enxergamos a cor verde pelo fato de ele absorver todas as outras cores e refletir apenas o verde. Esse fato acontece com todas as cores (vermelha, amarela, azul etc.). Agora, quando um objeto possui cor branca é porque ele reflete todas as cores que incidem sobre ele.

Sendo assim, podemos dizer que a luz proveniente do Sol e que chega até à Terra é uma soma de todas as cores. Conhecemos essa soma de cores como sendo a emissão de luz branca. Quando o Sol ou uma lâmpada incandescente (aquelas de filamento) emite luz, portanto, dizemos que a luz que provém do Sol ou da lâmpada emite luz branca.

É através de uma simples experiência que podemos evidenciar que tanto a luz que vem do Sol quanto a luz emitida por uma lâmpada de filamento correspondem à soma de cores de luz. Para isso, basta que a luz incida sobre um prisma, para vermos que a luz se decompõe em diversas cores. O mesmo fato acontece na formação do arco-íris. Ao sofrer refração na superfície do prisma, a luz se decompõe em uma infinidade de cores.

Nesses dois fenômenos de decomposição da luz branca, prisma e arco-íris, as cores de luz que mais se destacam são somente sete. Essas cores são também as cores componentes do arco-íris. Seguindo sempre essa ordem de decomposição, são elas: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta.

A partir da construção do disco de Newton, podemos verificar que a luz branca é um somatório das cores do arco-íris. Na figura acima temos um exemplo de modelo de um disco de Newton. Após construí-lo, basta girá-lo rapidamente para ver que, quando em alta rotação, as diversas cores se compõem em uma única cor branca.

No estudo da luz, podemos classificá-la quanto à quantidade de cores:

Damos o nome de luz monocromática à luz que é constituída por uma única cor, como, por exemplo, a luz amarela, que é emitida pelo vapor de sódio, contido nas lâmpadas de vapor de sódio.

Damos o nome de luz policromática à luz que é constituída por duas ou mais cores, como a luz branca do Sol.

Como mencionamos anteriormente, a luz se decompõe através do fenômeno físico denominado refração. Portanto, cada cor decomposta possui uma velocidade de propagação diferente quando incidida no vidro.

Por exemplo, a cor vermelha é a cor que mais sofre desvio quando sofre refração na superfície do prisma. De tal modo, é a luz que possui a maior velocidade de propagação. Por outro lado, a luz que menos se desvia quando sofre refração é a luz violeta; sendo assim, dizemos que ela é a luz que tem a menor velocidade de propagação dentre as demais cores do espectro.

A velocidade da luz depende do meio onde ela está se propagando. Assim, na refração geralmente ocorre mudança na velocidade de propagação da luz no meio onde incide.

A dispersão é um fenômeno óptico que consiste na separação da luz branca, ou seja, separação da luz solar em várias cores, cada qual com uma frequência diferente. Esse fenômeno pode ser observado em um prisma de vidro, por exemplo. O célebre físico e matemático, Isaac Newton, observou esse fenômeno e no ano de 1672 publicou um trabalho, no qual apresentava suas ideias sobre a natureza das cores. A interpretação sobre a dispersão da luz e a natureza das cores, dada por Isaac Newton, é aceita até hoje, fato esse que não ocorreu com o modelo corpuscular da luz elaborado por esse mesmo cientista.

Esse fenômeno ocorre em razão da dependência da velocidade da onda com a sua frequência. Quando a luz se propaga e muda de um meio para outro de desigual densidade, as ondas de diferentes frequências tomam diversos ângulos na refração, assim sendo, surgem várias cores. Newton não foi o primeiro a perceber esse acontecimento. Muito antes dele já se tinha o conhecimento que a luz branca, ao atravessar um prisma com densidade diferente a do ar, originava feixes coloridos de maior ou menor intensidade. Antes de Newton, acreditava-se que a luz, oriunda do Sol, era pura e que o surgimento das cores ocorria em razão das impurezas que o feixe de luz recebia ao atravessar o vidro.

Isaac Newton trabalhou no polimento de peças de vidro e obteve um prisma retangular com o qual realizou um experimento que ele já tinha conhecimento. Newton descreveu seu procedimento experimental da seguinte forma: “...tendo escurecido o meu quarto, fiz um pequeno orifício na janela, de modo a deixar penetrar uma pequena quantidade conveniente de luz solar. Coloquei o prisma em frente ao orifício, de maneira que a luz, ao se refratar, indicasse na parede oposta. Foi um agradável divertimento observar as intensas e vivas cores ali projetadas...”. Dessa forma esse cientista utilizou, pela primeira vez, o vocábulo spectrum para fazer referência ao conjunto de cores que tinham se formado.

Newton não concordava com a ideia de que a luz era pura e que a cores se formavam em virtude de impurezas que eram acrescentadas a ela. Crendo que essa ideia era falsa, ele realizou outro experimento para mostrar que esse pensamento estava incorreto. O que ele fez foi fazer com que apenas uma das cores passasse através de um segundo prisma, também de vidro. Feito isso, percebeu que o feixe luminoso não sofria nenhuma alteração e, dessa forma, constatou que um prisma não acrescentava nada ao feixe luminoso que passa através dele. Mas ainda faltava uma explicação concreta para esse fenômeno. Assim ele lançou a hipótese de que a luz não era pura, mas sim formada pela superposição ou mistura de todas as cores do espectro. E ao passar por um prisma de vidro sofria o fenômeno da difração, que é a decomposição da luz branca em várias cores. Ainda hoje essas ideias de Newton são aceitas e amplamente apresentadas.