Propriedades ópticas dos materiais

Espectro eletromagnético é uma escala de radiações eletromagnéticas. E são apresentados os 7 tipos de ondas eletromagnéticas: ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e raios gama.

O espectro eletromagnético mede as ondas eletromagnéticas. Observem na imagem que a velocidade é a mesma para todos, mas difere na frequência e no comprimento. Estes são medidos por meio das faixas do espectro, que sugerem a distribuição da intensidade do eletromagnetismo.

E sabe porque esses espectros são coloridos? Porque cada onda “fornece” uma cor, e elas estão associadas a uma dada frequência. Notem que quanto mais próximo do rosa menores são as ondas. As ondas com baixa frequência são mais longas, e as de alta frequência são curtinhas. Exemplo: ondas de rádio ficam numa das extremidades do espectro apresentam menor frequência e maior comprimento.

Velocidade, Frequência, Comprimento de Onda

Imaginem uma corda presa em uma das extremidades e na outra você movimenta ela para cima e para baixo, isso fará com que a corda forme ondas. Vamos analisar então quais são as informações importantes que podemos tirar dessas ondas.

Notem na figura abaixo, que o ponto mais alto da corda é chamada de crista da onda e o ponto mais baixo da corda, denomina-se vale da onda. A distância entre duas cristas ou dois vales é definida como sendo o comprimento de onda (λ) .

A distância entre uma crista e um vale consecutivos de uma onda é igual a meio comprimento de onda (λ/2) e a distância entre uma crista ou um vale à posição de equilíbrio é igual a um quarto do comprimento de onda (λ/4).

E podemos calcular a velocidade da onda através da equação:

Onde: λ é comprimento de onda, v é velocidade de onda em metros (m) e f é frequência em hertz (Hz).

Fótons

Em algumas situações, a visão da luz como uma onda não é suficiente para apresentar a radiação eletromagnética. Então podemos utilizar da artimanha de ver a luz como fótons. Mas o que são fótons?!

Imaginem pequenos “pacotes” que carregam a energia contida nas radiações eletromagnéticas, um fóton possui uma quantidade fixa de energia, que podemos encontra-la através da equação:

Onde: λ é o comprimento de onda, v é velocidade de onda em metros (m) e h é constante de Planck (6,63 x 10-34 J.s).

Tipos de Materiais

Os materiais adequados para transmitir a luz são transparentes, com pouca absorção e reflexão (não absorvem e nem refletem). Os que transmitem luz, de maneira difusa, dispersa no interior do material, são translúcidos. Temos ainda os opacos, que são fechados para a transmissão de luz visível.

Os metais são opacos e apresentam refletividade. A cor “acinzentada” é determinada pela distribuição dos comprimentos de onda da radiação refletida, e não da absorvida.

Se o metal for prateado brilhante quando exposto a luz, este apresenta alta reflexão ao longo de toda a faixa do visível. Isso significa que as composições de fótons dos feixes incidente e refletido são similares. Exemplos: alumínio e prata.

O cobre e o ouro possuem aparência vermelho alaranjada e vermelho amarelada pois uma parte dos fótons com menores comprimentos de onda não é reemitida como luz visível. É como se eles absorvessem a parte azul da luz e só refletissem o vermelho e amarelo.

Refração

A luz transmitida para dentro dos materiais transparentes sofre um decréscimo de velocidade, e, como consequência fica parecendo “inclinada”. Esse fenômeno é conhecido como refração. Exemplo: observem o lápis mergulhado na água e aparenta estar quebrado

E como podemos calcular a refração?? O índice de refração (n) de um material é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c), e a velocidade da luz no meio (v). Ahhhh e o n depende do comprimento de onda da luz, já que a frequência depende exclusivamente da fonte de radiação.

Reflexão

Quando a luz atravessa a interface entre dois meios com índices de refração diferentes (n1 e n2), mesmo que estes sejam transparentes, parte da luz é refletida na superfície.