terça-feira, 20 de outubro de 2009

7. COMPOSIÇÃO E DECOMPOSIÇÃO DA LUZ


Composição da Luz

DISCO DE NEWTON


Objetivo

    O objetivo deste experimento é mostrar que a luz pode ser formada de componentes coloridas. Em outras palavras, o inventor do Disco de Newton, Isaac Newton, explicou que a luz que considerarmos ser branca é na verdade, uma mistura de cores. Cada segmento do disco reflete a luz de uma cor e, ao girar o objeto, as cores se misturam , formando o branco.

Contexto

    Existem instrumentos ópticos, como por exemplo o prisma, que são capazes de dividir a luz em todas as suas componentes. O contrário também acontece, ou seja, é possível, a partir de suas componentes, gerar uma cor. Na natureza existem três cores básicas, as quais podemos chamar de cores primárias, são elas: vermelho, amarelo e azul. A partir destas cores podemos gerar qualquer outra cor, inclusive o branco. Fazendo com que cada pigmento destas cores ocupem um o lugar do outro muito rapidamente, pela nossa capacidade visual, a cor que enxergaríamos seria uma mistura das duas cores. Por exemplo, se fizermos com que dois objetos de cores azul e amarelo alternem suas posições com uma frequência maior do que a frequência com que nossa visão poderia distinguir a alternância das posições, não conseguiríamos distinguir em determinado momento qual seria o objeto colorido que estaria ocupando aquele lugar. Então, o que conseguiríamos ver seria uma soma das ondas emitidas por cada pigmento desses dois objetos; neste caso, a soma das ondas luminosas entre azul e amarelo, é a onda que corresponde à cor verde.

    Segundo Isaac Newton a cor branca é uma soma de todas as cores. Só que dependendo do conjunto de cores usado, cada uma tem uma proporção de participação diferente e não muito fácil de calcular.

Idéia do Experimento

    Para alternar a posição das cores utilizamos um disco pintado cada parte de uma cor e o giramos utilizando uma brincadeira de criança muito comum que consiste em passar um barbante duas vezes pelos disco, enrolá-lo e depois desenrolá-lo.

Tabela do Material

Item Comentários
Tampa plástica Nós utilizamos a tampa de plástico translúcido do achocolatado NESCAU devido à sua leveza e a facilidade que se tem para furá-la, porém, pode-se utilizar qualquer tampa plástica com tamanho aproximado.
Barbante de algodão Aproximadamente 120cm.
Papel branco
Canetinha hidrocor Pode ser substituída por lápis de cor, giz de cera, tinta ou até mesmo recortes de papel colorido.
Cola

Montagem

  • Retire as bordas da tampa que será utilizada de maneira a formar um disco.
  • Recorte um círculo de papel do tamanho do disco e divida-o em seis partes.
  • Pinte cada parte utilizando as cores abaixo demonstradas:
  • Faça dois furos na mesma linha, não muito próximos e equidistantes do centro do disco.
  • Passe o barbante pelos dois furos e ate as duas pontas.
  • Coloque o disco aproximadamente no centro do barbante.
  • Enrole o barbante fazendo movimentos circulares com o disco.
  • Estique o barbante e o disco começará a rodar, afrouxe o barbante para que, com o movimento do disco, ele enrole novamente.
  • Começe, então, um movimento de vai e vem com o barbante.
  • Notar-se-á que o movimento de todas as cores resultará na cor branca.

Comentários

  • Este experimento pode ser realizado utilizando a várias combinações de cores, como azul e amarelo, que resulta na cor verde; vermelho e amarelo, que resulta em alaranjado etc.
  • Sugerimos, até, que coloque-se uma combinação de cores de um lado do disco e outra do outro.


Esquema Geral de Montagem

Nos links abaixo, alguns vídeos que mostram idéias diferentes de como construir um disco de Newton. Dêem uma olhada!

http://www.youtube.com/watch?v=6ApYGdReQzg&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=M7WCTqMoBRc&feature=fvw


Decomposição da Luz

FÁBRICA DE ARCO-ÍRIS


Objetivo

    O objetivo deste experimento é decompor a luz, mostrando que ela é formada por componentes coloridas.

Contexto

    A luz normal, também chamada de luz branca, assim como a cor branca, é a formada por componentes de luz de todas as cores. Só podemos perceber que cada objeto tem sua cor porque quando luz branca incide sobre ele, este reflete a cor que o pigmento consegue emitir. Um objeto de cor vermelha, por exemplo, apesar de estar recebendo todas as cores, só reflete a componente vermelha; um objeto branco reflete todas as componentes e não absorve nenhuma; um objeto preto absorve todas as cores e não reflete nenhuma. Por isso é que quando estamos expostos ao sol, vestindo uma roupa branca, sentimos estar esquentando menos que com uma roupa escura: a roupa branca reflete todas as componentes coloridas da luz branca, enquanto a preta absorve todas.

    Quando a luz branca sofre refração, cada cor que a compõe é refratada com um ângulo diferente. Isto se deve a cada cor ter um índice de refração diferente, o que justifica cada cor ser refratada com um ângulo.

Idéia do Experimento

    Um raio de luz penetra na água e sofre refração. Cada cor refrata com um ângulo diferente e então as componentes seguem caminhos separados; após, cada raio é refletido por um espelho imerso na água e volta para a superfície; quando o raio sai da água, sofre novamente refração e cada cor já decomposta se decompõe em outras cores da mesma "família", como por exemplo, a componente vermelha da luz dá origem a vários tons de vermelho. Quando os raios saem da água, atingem um aparato onde é possível ver que a luz branca que incidiu na água é decomposta em todas as cores que a constitui. Esta decomposição é chamada de espectro, que é o mesmo visto em um arco-íris.

Tabela do Material

Item Comentários
Espelho Desses pequenos com moldura alaranjada. São encontrados em qualquer supermercado ou bazar.
Assadeira Pode ser substituída por uma bandeja funda, bacia ou tuperware.
Água
Cartolina Para ser usada como aparato de observação do espectro.

Montagem

  • Encha a assadeira com água.
  • Coloque o espelho inclinado dentro dela.
  • Faça com que a luz do Sol reflita no espelho no interior da assadeira e atinja um aparato de preferência de cor clara.
  • Observe que a luz refletida é um espectro composto pelas cores do arco-íris.

Comentário

  • O melhor resultado é obtido refletindo a luz do Sol em um local menos iluminado, como por exemplo uma parede clara à sombra ou uma cartolina não iluminada diretamente pela luz solar.
  • Pode-se realizar também este experimento refletindo a luz emitida por uma lâmpada fuorescente (luz fria) em uma folha branca.


Esquema Geral de Montagem


Questões:

  • Como a luz branca pode ser decomposta?
  • Como se dá a composição da luz branca?
  • Por que cada cor é refratada com um ângulo diferente?
  • Quantas e quais as cores você consegue distinguir ao olhar para a cartolina?
  • Que cor sofre maior desvio angular, em relação ao feixe incidente?
  • Para qual cor o índice de refração do prisma é menor?
  • O que você observou ao girar o Disco?
  • Quais são as suas conclusões a respeito do estudo sobre a composição e decomposição da luz que você realizou?


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