Reflexão especular, difusa e seletiva Por: Helder de Figueiredo E Paula

 Superfícies opacas, tais como folhas de papel branco ou colorido, são capazes de refletir luz? Em caso negativo, o que acontece com a luz que incide sobre essas superfícies? Em caso positivo: (i) quais seriam as características da luz refletida por essas superfícies? (ii) qual seria a diferença entre a reflexão da luz nesse tipo de superfície e aquela que ocorre nos espelhos? Encontre respostas a essas questões, nesta atividade!

Materiais Necessários

  • Ambiente escuro
  • Retroprojetor ou Datashow ou outra fonte de luz in
  • Um espelho pequeno
  • Superfícies coloridas nas cores foscas preta, bra

Fase 1 - Reflexão de “luz branca” em superfícies opacas pretas ou brancas

Em primeiro lugar, vá com o equipamento mencionado na lista de materiais para uma sala que possa ficar bem escura. Se for usar um retroprojetor ou um holofote, faça uma máscara de papel cartão para restringir a quantidade de luz proveniente da fonte de luz escolhida. Se for usar um Datashow, prepare um “slide” totalmente branco e aproxime o Datashow da parede para restringir a região atingida pelo feixe de luz. Isso deixará esse feixe de luz mais intenso. Posicione-se em um dos cantos da sala, ligue a fonte de luz escolhida e escureça o ambiente para projetar um feixe de luz branca sobre uma superfície branca e fosca. Observe, então, o lado da sala oposto à posição ocupada pela superfície branca. Você diria que essa superfície refletiu luz na direção da parede, de forma significativa? Repita o procedimento, mas desta vez substitua a superfície branca por uma preta e fosca. E agora: você diria que houve reflexão de luz, de forma significativa? Muitas pessoas acreditam que apenas espelhos são capazes de refletir luz! A partir do que você acaba de observar, como você avalia essa crença? 

Fase 2 - Reflexão de “luz branca” em superfícies opacas coloridas

Repita os procedimentos descritos no Passo 1, mas, desta vez, faça o feixe de “luz branca” incidir sobre superfícies opacas nas cores vermelha, verde e azul. Observe o efeito da incidência da luz sobre essas superfícies coloridas no lado da sala que fica através da fonte de luz. Compare as observações realizadas agora com aquelas que você fez no Passo 1.

Fase 3 - Um modelo para explicar os resultados dos experimentos realizados nos Passos 1 e 2

A partir das ideias apresentadas no texto a seguir, procure explicar os resultados dos experimentos registrados em todas as fotografias apresentadas nos Passos 1 e 2 desta atividade.

“Nas ciências, acreditamos que a luz emitida pelo Sol ou por uma lâmpada “branca” é constituída por luzes com tons que percorrem todo o espectro do arco-íris. Além disso, acreditamos que um objeto opaco colorido, iluminado por luz “branca”, reflete apenas uma parte das luzes coloridas que incidem sobre ele. Por fim, também acreditamos que as luzes cujas cores não são refletidas pela superfície de um objeto opaco colorido são absorvidas por ele”.

Fase 4 - Reflexão de luz em superfícies opacas ou especulares

Intercepte um feixe intenso de “luz branca” com um pequeno espelho e observe o efeito dessa interceptação na parede situada atrás da fonte de luz. Depois, repita o procedimento usando uma superfície branca e opaca para comparar a extensão da região da parede que fica iluminada, bem como o brilho exibido por essa região. Após realizar essa comparação, observe o diagrama a seguir e tente utilizá-lo para explicar por que é tão diferente o modo como a parede é iluminada nas duas situações.

Fase 5 - O que acontece

De acordo com as ciências, a luz é um fenômeno de propagação (isto é, de radiação) de energia. O que é mais curioso e estranho em relação à luz é o fato de que, ora ela se comporta como se fosse constituída por “corpúsculos”, “partículas” ou “pacotinhos” de energia, ora ela exibe características ondulatórias. Do ponto de vista corpuscular, cada uma das diferentes cores visíveis aos olhos humanos é constituída por “corpúsculos”, “partículas” ou “pacotinhos” que contêm uma quantidade específica de energia (as “partículas”, os “corpúsculos” ou os “pacotinhos” de energia são chamados de fótons). Luz vermelha é aquela cujos fótons contêm a menor quantidade de energia, dentre as cores contidas no espectro do arco-íris. Dentro do mesmo espectro, a luz violeta é aquela cujos fótons contêm a maior quantidade de energia. Do ponto de vista ondulatório, cada uma das diferentes cores visíveis aos olhos humanos se propaga na forma de uma onda que tem um comprimento de onda ou uma frequência bem específicos. Apesar de parecer uma ideia desafiadora, essa “dupla identidade” da luz, como onda ou como partícula, segue uma regra básica: (i) quando se propaga, de um ponto a outro do espaço, a luz sempre se comporta como onda; (ii) quando é absorvida ou emitida pelos átomos que compõem os materiais, a luz sempre se comporta como partícula. Seguindo essa regra básica, nós iremos admitir que a luz se comporta como um conjunto de partículas (fótons) para explicar o que acontece no experimento “Reflexão especular, difusa e seletiva”. Nas ciências, acreditamos que a luz emitida pelo Sol ou por uma lâmpada “branca” é constituída por luzes com tons que percorrem todo o espectro do arco-íris. Além disso, acreditamos que um objeto colorido, iluminado por luz “branca”, reflete apenas uma parte das luzes coloridas que incidem sobre ele. Por fim, também acreditamos que: (i) as luzes cujas cores não são refletidas na superfície de um objeto, são absorvidas por ele; (ii) a energia associada às luzes absorvidas é, posteriormente, reemitida ao ambiente, na forma de fótons de infravermelho, incapazes de sensibilizar os olhos humanos. A partir desse conjunto de afirmações, as ciências dizem que uma superfície vermelha, quando iluminada por “luz branca”, absorve os fótons associados às outras cores do espectro do arco-íris e reflete (ou reemite) apenas fótons associados à cor vermelha. Uma superfície branca, por sua vez, reflete ou reemite a maioria dos fótons que incidem sobre ela. Todavia, comparada à reflexão realizada por um espelho, a reflexão que ocorre em uma superfície branca e opaca é considerada difusa ou “espalhada”. Por isso, a luz refletida por esse tipo de superfície alcança uma grande região que, então, exibe um brilho menos intenso. O espelho não reflete “mais luz” do que uma superfície branca e opaca. Porém, a luz refletida por um espelho não sofre “espalhamento” ou difusão, ficando restrita a uma pequena região. A concentração da energia luminosa em uma região menor explica porque o brilho exibido por essa região se mostra mais intenso.  

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