Para compreender a diferença entre a fotografia comum e este processo, é importante considerar primeiramente a natureza da luz. A luz visível é um tipo de radiação e, como tal, atravessa o espaço na forma de ondas eletromagnéticas. A distância entre as sucessivas cristas dessas ondas é denominada comprimento de onda, e o número de cristas por segundo que passam por um ponto chama-se frequência. Como a velocidade de propagação da luz é constante, frequências mais altas equivalem a comprimentos de onda mais curtos.
As fontes de luz usadas nas fotografias convencionais (a luz do sol e a iluminação artificial, por exemplo) emitem radiação com uma ampla gama de frequências, visto que a luz branca abrange as frequências do ultravioleta até o infravermelho. Para se registrar a informação acerca da profundidade da cena é necessário que a fonte de luz seja monocromática (tenha frequência única) e coerente, isto é, que as cristas de todas as ondas caminhem juntas (em fase).
Por isso, embora a holografia tenha sido idealizada em 1947, a demonstração prática de seus efeitos só se tornou possível a partir da década de 60, com o desenvolvimento da tecnologia do laser, que emite raios luminosos coerentes e monocromáticos.
Quando duas ondas chegam a um determinado ponto em fase, isto é, quando as cristas de ambas coincidem, suas energias atuam em conjunto, reforçando a intensidade ou amplitude da luz. Este processo é chamado interferência construtiva. Por outro lado, se a crista de uma onda coincide com a posição mínima – ou ventre do ciclo – de outra, ou seja, se as cristas de ambas chegam fora de fase, obtém-se uma redução de intensidade: ocorre uma interferência destrutiva.
Como o raio laser é monocromático e coerente, os detalhes relativos à profundidade de uma cena iluminada por um feixe deste tipo estão contidos nos relacionamentos das fases das ondas que chegam à chapa de registro holográfico. Uma onda vinda de uma parte mais distante da cena chega “retardada” com relação às ondas provenientes dos pontos mais próximos. É o registro desta informação que permite a reconstrução óptica do objeto em três dimensões. Para registrar esta informação é necessário um feixe de referência, com o qual se possam comparar os relacionamentos fásicos do feixe luminoso refletido pelo objeto. Para tanto separa-se o feixe de laser em dois: um dirigido para a cena, a partir do qual se forma o feixe refletido (feixe objeto); o outro (feixe de referência) é apontado diretamente para a placa de registro. No ponto em que os dois se encontram, a chapa, ocorre o fenômeno da interferência.
Como a cor depende da frequência da luz, qualquer holograma produzido com um único laser dará na reconstrução imagens de uma única cor. Entretanto, com a utilização de três raios laser de frequências diferentes (correspondentes às três cores primárias – vermelho, verde e azul), é possível registrar e reconstruir uma cena com todas as cores.
A holografia é muito usada na pesquisa científica e nos testes. Os selos holográficos são uma medida de segurança, porque é muito difícil falsificá-los.
Outras aplicações testes de aviação, que projetam instrumentos no campo de visão do piloto, e leitores de barra, em lojas.
A holografia também foi desenvolvida como forma de arte. Os hologramas são encontrados em galerias e museus de todo o mundo. Sua produção em grande quantidade é de baixo custo, o que os viabiliza como itens promocionais ou de presentes.
Durante um certo tempo, acreditava-se que a propagação da luz fosse instantânea, ou seja, ela seria imediatamente vista por um observador assim que fosse emitida a partir de uma fonte.
Hoje sabemos que quando a luz se propaga através de um meio, ela o faz com uma velocidade determinada. Essa velocidade é extremamente alta quando comparada com velocidades registradas em fenômenos cotidianos.
No vácuo, onde temos velocidade máxima de propagação da luz, qualquer que seja a frequência, ou cor, da luz considerada (vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil ou violeta), a velocidade de propagação é sempre a mesma e da ordem de 3,0 . 105 km/s.
Velocidade da luz no vácuo = 3,0. 105 km/s = 3,0. 108 m/s
Em um meio material, a velocidade da luz é menor que no vácuo.
Para luzes monocromáticas e um determinado meio material, a mais rápida é a luz vermelha e a mais lenta é a luz violeta.
O ano-luz
Imagine medirmos a distância entre São Paulo e Rio de Janeiro em milímetros; seria extremamente inconveniente, tal a quantidade de algarismos a serem utilizados para expressar essa medida.
Da mesma forma, para medirmos a distância entre os astros existentes no universo, não utilizamos unidades como o metro ou quilômetro, pelo mesmo inconveniente já citado.
Em Astronomia. utiliza-se como padrão para medir distâncias o “ano-luz”. Essa unidade corresponde à distância que a luz percorre no vácuo em um ano terrestre.
1 ano-luz ⇒ 10 trilhões de quilômetros
Alfa-centauro, que é a segunda estrela mais próxima da Terra, está a aproximadamente 43 trilhões de quilômetros (43000000000000km), ou “simplesmente” 4,3 anos-luz.
A luz emitida hoje por esta estrela irá demorar 4,3 anos para chegar até nós.
Quando observamos o céu numa noite estrelada, várias daquelas estrelas estão extintas, embora nos deem a impressão de sua existência!
Baseados nisto, podemos concluir que olhar para o céu é enxergar o passado.
EXERCÍCIOS SOBRE CONCEITOS BÁSICOS DE ÓPTICA GEOMÉTRICA
Estes exercícios comentados testarão seus conhecimentos sobre os conceitos básicos estudados em Óptica Geométrica.Publicado por: Joab Silas da Silva Júnior
Entre as alternativas a seguir, escolha aquela que contém apenas fontes primárias de luz.
a) Fósforo, Sol, Lua
b) Lua, Júpiter, Sol
c) Vela acesa, Sol, Lua
d) Estrelas, Fósforo aceso, Sol
e) Estrelas, pilha de lanterna e Sol.
(UFAL) A figura representa um feixe de raios paralelos incidentes em uma superfície S e os correspondentes raios emergentes:
Essa figura ilustra o fenômeno óptico da:
a) dispersão.
b) reflexão difusa.
c) refração.
d) difração.
e) reflexão regular.
Indique a alternativa que explica de forma correta a diferença entre as fontes de luz fluorecentes e fosforescentes.
a) As fluorecentes emitem luz a partir da excitação do flúor em seu interior, e as fosforescentes funcionam pela excitação do fósforo.
b) As fluorecentes emitem luz durante a ação de um agente excitador, e as fosforescentes emitem radiações ultravioleta.
c) As fluorecentes emitem luz durante a ação de um agente excitador, e as fosforescente emitem luz mesmo após o fim da ação do excitador.
d) Lâmpadas fluorecentes funcionam a partir da excitação de gases como o argônio, e materiais fosforescentes funcionam por meio da excitação do fósforo.
e) Os termos fluorecentes e fosforescentes são sinônimos.
As afirmações a seguir tratam dos conceitos básicos de Óptica Geométrica. Indique a questão incorreta.
a) Raios de luz são setas orientadas que representam a luz e são classificados como paralelos, convergentes e divergentes.
b) A Óptica Geométrica estuda a natureza física da luz.
c) Fontes secundárias de luz são aquelas que não produzem luz própria. A Lua é um exemplo de fonte secundária.
d) Quando um feixe luminoso muda de meio de propagação, ocorre o fenômeno óptico da refração.
e) A Óptica Geométrica estuda os fenômenos com base em experimentos e não analisa a natureza física da luz, mas a interpreta como setas orientadas denominadas de raios de luz.
Uma fonte secundária de luz que se apresenta na cor azul possui tal cor porque:
a) refrata a luz incidente.
b) reflete a luz azul.
c) difrata a luz azul.
d) absorve a luz azul.
e) emite luz azul.
RESPOSTASLETRA “D”
As fontes primárias de luz são aqueles que produzem luz própria. Algumas fontes, como fósforos e lâmpadas, são fontes primárias desde que estejam acesas.
Voltar a questãoLETRA “B”
A reflexão é o fenômeno em que os raios de luz atingem determinada superfície e têm a sua direção de propagação alterada. Quando os raios refletidos (emergentes) mantêm-se paralelos, a reflexão é chamada de regular; porém, caso a superfície seja rugosa, os raios refletidos não serão paralelos, e a reflexão será denominada de difusa.
Voltar a questãoLETRA “C”
As fontes de luz do tipo fluorecente funcionam enquanto houver ação do elemento excitador, que, geralmente, é o argônio. Fontes fosforescentes emitem luz mesmo após o fim da ação do excitador. Seu funcionamento baseia-se na energia potencial química.
Voltar a questãoLETRA “B”
A Óptica Geométrica não leva em consideração a natureza física da luz, mas a interpreta como raios luminosos, isto é, setas orientadas que representam a luz.
Voltar a questãoLETRA “B”
Fontes secundárias refletem a luz incidente. Se o objeto é percebido na cor azul, é porque ele possui a capacidade de refletir a luz dessa cor.
Voltar a questãoExercícios de Óptica
1 – (UFAL) – A figura representa um feixe de raios paralelos incidentes em uma superfície S e os correspondentes raios emergentes:
Essa figura ilustra o fenômeno óptico da:
a) dispersão.
b) reflexão difusa.
c) refração.
d) difração.
e) reflexão regular.
2 – (FMABC SP) – As imagens abaixo correspondem a um acessório de segurança para quem tem que transportar um bebê na cadeirinha no banco de trás – o espelho retrovisor para bebê. Para que os pais possam ver o filho sentado na cadeirinha, fixada no banco traseiro e de costas para os ocupantes dos bancos da frente do carro, o espelho deve ser fixado no encosto de cabeça do banco traseiro, defronte ao bebê. Assim, os pais, ao olharem para o espelho retrovisor interno do automóvel, poderão ver a imagem refletida do bebê. O princípio da óptica geométrica que permite que isso seja possível é
a) refração luminosa.
b) dispersão luminosa.
c) independência dos raios luminosos.
d) reversibilidade dos raios luminosos.
3 – (IFSC) – Com base nos princípios da óptica geométrica, analise as afirmativas abaixo.
I. Na reflexão, o raio incidente e o raio refletido estão contidos no mesmo plano que a reta normal, portanto são congruentes.
II. Quando a luz incide numa fronteira separadora de dois meios, pode sofrer reflexão, absorção e refração.
III. Ao observarmos uma pessoa através de um espelho plano, também seremos vistos por ela. Este fenômeno é descrito pelo Princípio da Independência dos Raios Luminosos.
IV. A faixa de frequência de ondas capaz de sensibilizar o olho humano é denominada de espectro visível.
V. Podemos considerar que a “sombra” de uma nuvem projetada sobre o solo é do mesmo tamanho da própria nuvem, devido aos raios solares serem aproximadamente paralelos.
É CORRETO afirmar que
a) apenas II, IV e V são verdadeiras.
b) apenas II e III são verdadeiras.
c) apenas III e V são verdadeiras.
d) apenas I, II, III e VI são verdadeiras.
e) apenas III e IV são verdadeiras.
4 – (ENEM/2016) – Algumas crianças, ao brincarem de esconde- esconde, tapam os olhos com as mãos, acreditando que, ao adotarem tal procedimento, não poderão ser vistas. Essa percepção da criança contraria o conhecimento científico porque, para serem vistos, os objetos
a) refletem partículas de luz (fótons), que atingem os olhos.
b) refletem partículas de luz (fótons), que se chocam com os fótons emitidos pelos olhos.
c) geram partículas de luz (fótons), convertidas pela fonte externa.
d) são atingidos por partículas de luz (fótons), emitidas pelos olhos.
e) são atingidos pelas partículas de luz (fótons), emitidas pela fonte externa e pelos olhos.
5 – (UECE/2015) – Considere uma fibra ótica distendida ao longo de uma trajetória sinuosa. Uma das extremidades recebe luz que, através da fibra, sai pela outra extremidade. Note que a fibra não segue uma trajetória retilínea. Essa aparente violação dos conceitos de ótica geométrica, a respeito da propagação retilínea da luz, pode ser explicada da seguinte forma:
a) a luz no interior da fibra viola os princípios da ótica geométrica.
b) a luz percorre trajetórias retilíneas no interior da fibra, sofrendo múltiplas reflexões na superfície da fibra até a saída.
c) a luz no interior da fibra somente se propaga se a fibra estiver disposta em linha reta.
d) a luz sofre refrações múltiplas durante sua propagação, havendo apenas uma reflexão total na saída da fibra.
6 – (UERN/2015) – Nos meios homogêneos e transparentes, a luz se propaga em linha reta. Essa propriedade pode ser evidenciada pelo fenômeno da
a) formação de eclipses.
b) interferência.
c) polarização.
d) difração.
7 – (FCM PB/2015) – Você pode construir uma câmara escura com uma lata de leite em pó ou com uma caixa de sapatos. Faça o furo no fundo da lata ou numa lateral da caixa e coloque o papel vegetal no lugar da tampa ou na lateral oposta. Está pronta uma câmara escura simples, porém, com menos recurso.
Podemos compreender como a imagem de um objeto é formada no papel vegetal colocado no interior de uma câmara escura, ou mesmo sobre a nossa retina. Cada ponto do objeto luminoso ou iluminado emite ou reflete a luz em todas as direções e, portanto também na direção do pequeno orifício. Como pudemos observar a imagem projetada, nestas condições, aparecerá invertida. Na segunda figura, a imagem aparece invertida em relação ao objeto. Esta inversão da imagem é justificada pela(o):
(http://www.if.usp.br/gref/optica/optica1.pdf)
a) reversibilidade da luz.
b) propagação retilínea da luz.
c) reflexão difusa da luz.
d) independência dos raios de luz.
e) lei de Snell – Descartes.
Confira as respostas dos exercícios de óptica com o nosso gabarito abaixo.
Respostas dos Exercícios de Óptica
Exercício resolvido da questão 1
b) reflexão difusa.
Exercício resolvido da questão 2
d) reversibilidade dos raios luminosos.
Exercício resolvido da questão 3
a) apenas II, IV e V são verdadeiras.
Exercício resolvido da questão 4
a) refletem partículas de luz (fótons), que atingem os olhos.
Exercício resolvido da questão 5
b) a luz percorre trajetórias retilíneas no interior da fibra, sofrendo múltiplas reflexões na superfície da fibra até a saída.
Exercício resolvido da questão 6
a) formação de eclipses.
Exercício resolvido da questão 7
b) propagação retilínea da luz.
Questão 4
Exercícios Sobre O Princípio De Propagação Retilínea Da Luz
Para resolver estes exercícios sobre o princípio de propagação retilínea da luz, são necessários conhecimentos sobre os princípios da Óptica geométrica e da câmara escura.
FÓRMULAS :
Publicado por: Mariane Mendes Teixeira em Exercícios de Física
Questão 1
(FEI) Uma câmara escura de orifício fornece a imagem de um prédio, o qual se apresenta com altura de 5 cm. Aumentando-se de 100m a distância do prédio à câmara, a imagem reduz-se para 4 cm de altura. Qual é a distância entre o prédio e a câmara, na primeira posição?
a) 100 m
b) 200 m
c) 300 m
d) 400 m
e) 500 m
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Questão 2
Um pesquisador precisava medir a altura de um prédio de vinte andares, porém ele não possuía o instrumento de medida necessário para realizar essa medição. Conhecendo o princípio da propagação retilínea da luz, ele utilizou uma haste de madeira de 1 m de altura e, em seguida, mediu a sombra projetada pela haste, que foi de 20 cm, e a sombra projetada pelo prédio, que foi de 12 m.
Calcule a altura do prédio de acordo com esses dados encontrados pelo pesquisador.
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Questão 3
Um objeto de 8,0 m de altura é colocado na frente de uma câmara escura de orifício a uma distância de 3,0 m. Sabendo que a câmara possui 25 cm de profundidade, calcule o tamanho da imagem formada.
ver resposta
Questão 4
(Unitau) Dois raios de luz, que se propagam em um meio homogêneo e transparente, interceptam-se em certo ponto. A partir desse ponto, pode-se afirmar que:
a) os raios luminosos cancelam-se.
b) mudam a direção de propagação.
c) continuam propagando-se na mesma direção e sentindo que antes.
d) propagam-se em trajetórias curvas.
e) retornam em sentidos opostos.
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Respostas
Resposta Questão 1
Dados:
i = 5 cm
O = 4 cm
DI = x + 100
Do = 100
Utilizamos a equação:
DI = i
Do O
x + 100 = 5
x 4
4 (x + 100) = 5x
4x + 400 = 5x
5x – 4x = 400
x = 400
Resposta: Alternativa D
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Resposta Questão 2
Dados:
o = ?
i = 12 m
p = 1 m
p' = 20 cm = 0,2 m
Utilizamos a expressão:
_i_ = p'
o p
Substituindo os dados, temos:
12 = 0,2
o 1
o = 12
0,2
o = 60 m
A altura do prédio é 60 m.
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Resposta Questão 3
Dados:
o = 8,0 m
p = 3,0 m
p' = 25 cm = 0,25 m
i = ?
Utilizamos a expressão:
_i_ = p'
o p
Substituindo os dados, temos:
_i_ = 0,25
8 3
3 i = 8 . 0,25
i = 2
3
i = 0,67 m
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A alternativa correta é a opção C. Quando dois raios de luz propagam-se em um meio homogêneo e transparente, eles continuam propagando-se na mesma direção e sentido. Isso ocorre graças ao princípio da independência dos raios luminosos, que afirma que os raios de luz são independentes ao interceptarem-se, pois cada um deles mantém sua trajetória como se os demais não existissem.Ao observar o asfalto em dias quentes podemos perceber a formação de imagens que aparentam poças d’água.
Marque a alternativa que apresenta o nome dado a este evento e o fenômeno óptico envolvido em sua ocorrência.
a) Miragens, reflexão da luz
b) Dispersão, refração da luz
c) Difração, reflexão da luz
d) Miragens, refração da luz
e) Miragens, absorção da luz.
Resposta Questão 4
Letra D
A diferença de temperatura nas camadas de ar próximas ao
chão geram alterações no índice de refração do meio, fazendo
com que a luz sofra uma curva e produza
uma imagem, denominada de miragem.
MAIS UM ASSUNTO
FRASE DO DIA
PATRIMÔNIO , NÃO SÃO SÓ AS COISAS QUE
VOCÊ PODE TOCAR, MAS TAMBÉM
AS QUE TOCAM VOCÊ.
ARTE RUPESTRE
APROFUNDANDO UM POUCO MAIS NO ASSUNTO.
DEPOIS DE LER O MATEIRAL COLOCADO ABAIXO, DE A
SUA OPINIÃO.
POR QUE OS HOMENS PRIMITIVOS
DAQUELA ÉPOCA
DESENHAVAM NAS CAVERNAS?
LEIA O MATERIAL ESCRITO COLOCADO ABAIXO, POIS IRÁ LHE
AJUDAR A TIRAR UMA CONCLUSÃO PARA SUA RESPOSTA.
Em 1850, ficou comprovado experimentalmente que a velocidade da luz no ar era maior que na água e, em 1860, com a teoria eletromagnética de Maxwell, ficou sentenciada a estabilidade e a credibilidade da teoria ondulatória da luz.
Em 1801, o físico inglês 
