Experimentos de Física: 9. DISPERSÃO DA LUZ

Dispersão da Luz

Contexto

Quando a luz branca incide sobre uma superfície que separa dois meios surge um leque de cores. Esse fenômeno é denominado dispersão da luz e acontece em razão da diferença de incidência de refração, como também da diferença de velocidade de propagação do feixe de luz. Quando a luz está se propagando no ar e atinge um prisma de vidro, por exemplo, a velocidade da mesma muda para outro valor, que é menor do que quando estava se propagando no ar. Esse fenômeno também é o responsável pela formação do arco íris. Depois da chuva, minúsculas gotículas de água ficam suspensas no ar. Ao incidir nessas gotículas, a luz branca, proveniente do Sol, sofre os fenômenos da refração e da dispersão, fatores esses que acabam dando origem à coloração do arco-íris.

Na física óptica, a dispersão é definida como sendo a separação da luz em vários componentes espectrais com diferentes freqüências. Esse fenômeno acontece devido à diferença dos índices de refração que separa os meios.

Outro fenômeno que pode ser explicado a partir da dispersão é as cores do cé

u. Durante o dia, o céu se apresenta na cor azul, mas no entardecer passa a ter coloração avermelhada (figura ao lado). Acontece que as moléculas do ar, quando atingidas pela luz solar, espalham com grande intensidade as cores azul e violeta, no entanto, o olho humano é pouco sensível a cor violeta. Quando chega a tarde, a Terra está mais inclinada e, dessa forma, os raios solares percorrem uma distância muito maior na atmosfera. Assim sendo, a luz azul e violeta, as quais são espalhadas com maior intensidade, não são percebidas pelos olhos do observador, mas as luzes vermelho e alaranjado sim, fazendo com que percebamos o céu na tonalidade vermelho alaranjado.

Objetivos:

Mostrar que a luz branca pode ser decomposta em feixes de várias cores, as cores do arco-íris.

Aplicar a refração da luz para provocar desvio e dispersão em prismas e outros meios refringentes.

Introdução

A luz, independentemente de seu comprimento de onda se propaga no vácuo com uma velocidade de 300.000 km/s. Ao mudar para um meio material mais denso, a luz tem sua velocidade diminuída , de maneira diferente para os diferentes comprimentos de onda. Como exemplo tem-se na tabela os valores da diferentes cores da luz visível se propagando no vidro.

Luz	Velocidade no vidro (Km/s)
vermelha	240.000
alaranjada	220.000
amarela	200.000
verde	190.000
azul	180.000
anil	160.000
violeta	150.000

Isto faz com que, quando um feixe de luz branca incide obliquamente na superfície de separação entre dois meios refringentes, as radiações de diferentes comprimentos de onda (diferentes cores), sejam desviadas diferentemente, ocasionando a dispersão da luz em suas componentes. Este fenômeno ocorre naturalmente, quando a luz do Sol incide obliquamente nas gotas de chuva, ocasionando um dos mais belos espetáculos da Natureza, o arco-íris.

Experimento 1: Dispersão em um prisma

Material :

01 prisma (de acrílico, ou montado com lâminas de vidro coladas)
01 fonte de luz intensa (do sol, se possível ou uma lanterna de luz branca

01 anteparo (parede, ou cartolina pra projetar o raio de luz)

Observação: o sucesso da maioria dos experimentos de dispersão da luz depende da intensidade da fonte de luz e, na maioria das vezes, de uma fenda adequada, que permita obter um feixe estreito de luz. É conveniente que a luz do ambiente seja reduzida ao mínimo possível.

Procedimento:

1. Incida um feixe de luz sobre uma das faces do prisma.

2. Gire lentamente o prisma até conseguir projetar, nas paredes ou anteparos colocados ao lado das faces do prisma, uma faixa de luz colorida. Observe o caminho percorrido pela luz. Qual cor é mais desviada?

Experimento 2: Dispersão da luz

Material :

uma bacia
uma dobradiça comum (fácil de encontrar em lojas de ferragens)

fita isolante

uma tira de espelho de uns 15 a 20 mm de largura (você consegue de graça em um vidraceiro, ou não...)
01 fonte de luz intensa (do sol, se possível ou uma lanterna de luz branca)

Procedimento:

Com alguns materiais bastante simples, você pode mostrar um espectro de luz solar muito mais impressionante que aqueles que são obtidos com prisma e luz artificial em um laboratório escuro. Basta que você disponha de uma sala na qual, na hora da demonstração, entre pela janela luz solar direta (ou uma lanterna com luz branca). O material necessário é muito fácil de ser coletado. Sobre dobradiça, cola-se, com fita isolante ou outra fita adesiva opaca, a tira de espelho (Fig.1).

A dobradiça é colocada dentro de um recipiente de paredes não muito altas (bacia), contendo água. A posição do espelho em relação à luz solar direta incidente pode ser regulada aumentando-se ou diminuindo-se a abertura da dobradiça (ângulo α), até que apareça projetado, contra o teto da sala ou contra uma parede, um largo espectro de luz so lar, composto de cores muito vivas (Fig.2).

Note que, a exemplo do que acontece em um prisma, ocorre aqui uma dupla refração, o que favorece a dispersão da luz. O espelho apenas reflete a luz.

Questões:

Como ocorre a dispersão da luz?
Ao girar o prisma, projeta-se no anteparo uma faixa de luz colorida. Observando o caminho percorrido pela luz, qual cor é mais desviada? Justifique.