Propagação da luz: entenda o eclipse do Sol e da Lua – Física Enem e Vestibular

Aprenda sobre a propagação retilínea da luz e como este efeito afeta os fenômenos da natureza que foram um mistério no passado. Se liga que a Física explica para você mandar bem no Enem e Vestibulares.

Você já parou para observar um Eclipse? Aquele momento de escuridão total, onde nem o sol nem a lua podem ser vistos. Alguns até acreditam em presságios ou em outras crenças, mas a grande verdade é que este fenômeno é explicado pelo conceito físico da Propagação da Luz.

Vamos descobrir o que é?  Fique ligado(a) neste post de Física Enem! Para compreendermos os princípios da propagação retilínea da luz, precisamos levar em consideração a óptica geométrica. Eclipse Lunar e a Propagação da LuzA óptica geométrica é o estudo da propagação da luz que considera somente a trajetória do feixe.

A óptica geométrica é fundamentada em três pontos:

1 • Independência dos Raios de Luz: Isto acontece quando dois ou mais raios de luz se atravessam, sem interferência de um no outro. Esta situação por ser vista, por exemplo, em apresentações teatrais ou qualquer festa com holofotes voltados para o palco, ou até mesmo em fachadas com holofotes de iluminação. Luzes de um show

Ainda que as pessoas saiam do local onde estão, estes feixes continuarão a iluminá-las do mesmo jeito, um cruzando o outro. No caso de iluminação de fachadas, os raios cruzam-se sem interferir um no outro.princípios da propagação da luz - óptica enem

2 • Propagação Retilínea da Luz: Isto ocorre num espaço transparente, homogêneo e isotrópico, onde o feixe de luz pode se reproduzir de maneira reta, os denominados raios de luz. Este conceito pode ser observado ao visualizarmos um objeto de forma circular em uma superfície plana. Sombra da mãoEste, ao ser projetado, produzirá uma sombra no mesmo formato. Você mesmo pode reproduzir este conceito, com o seu próprio corpo. Observe a imagem acima e leia novamente este tópico para você fixar bem.

3 • Reversibilidade dos Raios de Luz: Este fenômeno acontece quando conseguimos reverter à trajetória da propagação de um feixe de luz. Seu percurso não será alterado, apenas tomará o sentido inverso.

Este último aspecto é exemplificado se imaginarmos uma conversa entre passageiros dentro de um carro. Alguns no banco da frente, outros atrás; porém todos olhando através do retrovisor interno do automóvel.espelho do carroGalera, procurei muito uma imagem de 2 papagaios dentro de um carro, olhando um para o outro pelo retrovisor interno, mas, pasmem: não encontrei! Hehehe. Sendo assim, segue a imagem abaixo. Nela, as pessoas que você vê refletidas no espelho podem ver o observador que está tirando a foto de dentro do carro.

Muitos eventos podem ser decodificados se nos embasarmos na direção em que a energia de uma onde cresce. O estudo da Óptica Geométrica é até hoje a maneira mais eficiente que possibilita a explicação do modo como estas imagens são geradas por esses fenômenos.

Os Feixes de Luz são o sentido da energia, ou seja, significa dizer que eles são o crescimento de uma onda eletromagnética, sobre um corpo transparente.

  • O Feixe de Luz é um instrumento que só existe na teoria, ele não tem têm um corpo físico. Ele é usado como um protótipo a outros feixes, fazendo alusão a um grande conjunto de raios de luz. Algumas considerações são importantes:
  • Se a onda analisada for plana, todos os feixes de luz dela serão paralelos uns aos outros.
  • Se a onda analisada for esférica, todos os feixes se movem em direção a certo meio, ou são de origem deste próprio meio. Nesta situação, não existe um raio que seja divergente a um ou qualquer outro ponto.
  • Quando a extensão da onda é convexa ou côncava, esse raio de luz será divergente ou convergente. Raios convergentes preenchem uma área delimitada pela zona de convergência. Se considerarmos um raio convergente como divergente, este se propagará no sentido contrário, conforme o terceiro aspecto da óptica geométrica (reversibilidade da luz). Lembre-se seu percurso será apenas invertido, sua trajetória não muda.

Agora que entendemos, que os feixes de luz são constituídos por matérias denominadas de fótons e que estes crescem de forma retilínea, com início na fonte que emitiu a luz, existem vários exemplos que solidificam esse conceito. Veja por exemplo, a análise da trajetória feita pela luz que tem origem de uma câmara escura ou de um projetor.como funciona a câmara escura

A câmara escura nada mais é do que uma caixa com faces negras e um pequeno furo em uma destas paredes, é por este pequeno furo que a luz atravessa. A face paralelamente oposta serve como anteparo a face que foi furada.

A atividade mais comum que propõe uma aplicação prática desta afirmação, e que possui um custo pequeno, portanto a mais utilizada, promove efetivamente a transparência da luz crescendo de maneira linear, é a chamada técnica da caixa escura.

  • Para exemplificar e realizarmos este trajeto, precisamos de alguns objetos:
  • – uma vela
  • – papel vegetal
  • – um prego
  • – uma lata de leite em pó.

A primeira ação para construção é fazer um furo no centro da parte de baixo da lata. Depois, a parte superior da lata precisa ser coberta com o papel vegetal (é bom utilizar uma fita adesiva para prendê-lo bem na lata).

Após isto, acenda um fósforo ou uma vela em frente ao local onde foi feito o furo, assim você conseguirá observar a projeção da imagem da vela no papel vegetal. Isso é possível porque a luz oriunda da vela adentra a lata e atingindo o fundo.

Logo, em uma análise dos raios de luz que ingressam por um pequeno furo de um objeto escuro, observamos eles se propagarem de forma linear. A sombra formada pela luz assemelha-se a forma do corpo cuja sombra é oriunda. Assim, em locais transparentes e homogêneos, a luz cresce em linha reta. Esta condição, chamada de propagação retilínea da luz é ratificada e embasada com o surgimento da sombra.

Esta definição também ajuda a explicar a ocorrência dos eclipses. O sol, considerado a nascente de luz sobre a Terra, ocasiona uma sombra. No eclipse lunar, a lua ultrapassa a sombra que foi formada, emergindo. Porém no eclipse solar, a lua fica exatamente posicionada entre a Terra e o Sol. Caso alguém observe da Terra, justamente no local onde a sombra se instalou, então esta pessoa verá o sol totalmente encoberto, no caso, o sol não será mais visto. Veja a imagem dos dois exemplos abaixo:

O ECLIPSE LUNAR

O eclipse lunar

Lua bloqueando a luz do sol e formando o eclipse

Aula Gratuita

Segue um pequeno vídeo no youtube, com o professor Alfredo Sotto, para você fixar o assunto.

A seguir coloquei alguns exercícios para você treinar sobre o assunto. Eles já possuem as respostas, mas eu desafio você. Tente encontrar outras formas de resolver as questões, compare as duas, verifique as diferenças e post aqui no Blog. Tenho absoluta certeza de que você irá aprender muito mais assim. Um abração e nos encontramos aqui no Blog do Enem.

EXERCÍCIOS

1 – Enem retirada da prova de 2012 (questão 62, caderno amarelo)

Alguns povos indígenas ainda preservam suas tradições, realizando a pesca com lanças, demonstrando uma notável habilidade. Para fisgar um peixe em um lago com águas tranquilas o índio deve mirar abaixo da posição em que enxerga o peixe.

Ele deve proceder dessa forma porque os raios de luz

  1. refletidos pelo peixe não descrevem uma trajetória retilínea no interior da água. 
  2. emitidos pelos olhos do índio desviam sua trajetória quando passam do ar para a água. 
  3. espalhados pelo peixe são refletidos pela superfície da água.
  4. emitidos pelos olhos do índio são espalhados pela superfície da água.
  5. refletidos pelo peixe desviam sua trajetória quando passam da água para o ar. 

2 – Enem de 2011, mas que considera o comportamento ondulatório da luz (questão 84 – caderno amarelo):

Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma.

Questão 2 - Ondas da luz
Ilustração do comportamento da luz ao passar por orifícios de diferentes larguras

Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno descrito no texto? 

a) Ao se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas.
b) Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito.
c) Ao encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar.
d) Ao ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta.
e) Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz com que uma taça de cristal se despedace.

3 – (Fatec-SP) Na figura adiante, um raio de luz monocromático se propaga pelo meio A, de índice de refração 2,0. (Dados: sen. 37° = 0,60 sen. 53° = 0,80)

q3

Devemos concluir que o índice de refração do meio B é:

  1. a) 0,5      b) 1,0        c) 1,2       d) 1,5          e) 2,0

4 – (PUC-MG) Suponha que não houvesse atmosfera na Terra. Nesse caso, é correto afirmar que veríamos:

a) o Sol nascer mais cedo no horizonte
b) o Sol se pôr mais cedo no horizonte.
c) o nascer e o pôr do sol mais tarde.
d) o nascer e o pôr do sol no mesmo horário como se houvesse atmosfera.
e) n.d.a

GABARITO

1 – E              2 – A               3 – D               4 – B

 Wesley Física

Os textos e imagens acima, foram elaborados, pelo Professor Wesley Oliveira, para o Blog do ENEM, Wesley é formado em Física, pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, e em Matemática pela UNISA – Universidade de Santo Amaro – São Paulo. Ministra aulas de Física e Matemática em escolas de São Paulo e da grande Florianópolis desde 2000. Facebook.