História e epistemologia da Física/Óptica: diferenças entre revisões
[edição não verificada] | [edição não verificada] |
Linha 49: | Linha 49: | ||
== Lei da Refração == |
== Lei da Refração == |
||
==== Refração da luz:==== |
|||
O fenômeno da refração esta associado à passagem da luz de um meio para outro. Para tanto é necessária a presença de dois meios transparentes ou translúcidos. Quando um feixe de luz, de raios paralelos entre si, incide e uma superfície refratora, isto é, uma superfície que separa dois meios transparentes ou translúcidos, os raios passam a se propagar no segundo meio. Caso os dois meios sejam homogêneos, individualmente, os raios emergentes, isto é, os raios refratados, não perdem o paralelismo entre si. |
|||
A lei da refração surge com Descartes, mas Snell, em 1625 já tinha desenvolvido alguma coisa do assunto. |
A lei da refração surge com Descartes, mas Snell, em 1625 já tinha desenvolvido alguma coisa do assunto. |
||
Revisão das 20h40min de 5 de junho de 2008
Antecedentes
“A luz tem um papel tão presente e crucial nas nossas vidas e no funcionamento da Natureza que todas as culturas abundam com mitos referentes à luz. […] As conotações psicológicas, culturais e religiosas da luz afetaram profundamente a maneira como as pessoas, incluindo muitos cientistas, conceberam a natureza da luz.” Cantor (1996)
em Gênesis 1:2 é dito que, antes do advento da luz, ‘a Terra era sem forma e vazia; havia trevas sobre a face do abismo’ e, no versículo quatro, é dito que ‘ e Deus viu que a luz era boa’.
Agostinho explicava que a verdade só poderia ser percebida à luz da suprema verdade, da mesma forma que o olho só podia vislumbrar objetos iluminados pelo Sol
mesmo a mais sóbria filosofia da Idade Média aceitava a luz como a mais nobre entidade no mundo e também o meio pelo qual a ordem universal se mantém e a base da extensão no espaço (JAMMER, 1994).
Aristóteles: luz (phos) não seria nem fogo, nem algo material, mas sim um estado do meio, tornado transparente pelo fogo ou outra fonte de luz. Somente em tal estado de transparência, esse meio permitiria a visão.
não sendo uma substância, a luz se propagaria instantaneamente já que o meio foi tornado transparente como um todo de uma só vez. a luz não teria cor, sendo esta o resultado de uma mudança qualitativa produzida pelo objeto colorido no meio transparente (LINDBERG, 1981; CANTOR, 1996).
Atomistas: a luz não teria papel na visão, a qual se daria meramente pela captação de imagens (eidola) dos objetos
Pitagóricos, Empédocles e Platão: a visão se daria por um mecanismo de extramissão: um fogo interior ao olho seria emitido para o objeto que entraria em conjunção com a luz solar incidente sobre este
Alhazen (al-Haytham), filósofo islâmico do séc. X: cada ponto do objeto reflete a luz incidente para o olho em todas as direções mas apenas um raio de cada ponto incide sobre o olho do observador.
Alhazen enfatizou ainda que os ‘raios’ de luz são construções puramente geométricas, sem realidade física (LINDBERG, 1981)
Concepções Alternativas
- luz ‘ilumina’ objeto para que possamos vê-lo através de ‘raios de visão’
- luz permanece em torno da fonte, onde podemos ‘vê-la’
- luz como estado de iluminação e não como entidade física
- luz incide no olho e é redirigida ao objeto visto
O espelho
“A usual experiência do espelho é à primeira vista tão simples, tão clara, tão distinta, tão geométrica, que poderia ser colocada na base da conduta científica, no próprio estilo em que Pierre Janet fala do comportamento do cesto para caracterizar a mentalidade humana e mostrar a grande superioridade da criança que compreende a acção totalizante do cesto, enquanto que o cão nunca se serve do cesto como colector de objectos.” (BACHELARD, 1996)
Reflexão
Reflexão especular da luz
O fenômeno da reflexão tem a ver com o retorno de um raio de luz que atinge uma superfície opaca. Quando um feixe de luz atinge uma superfície lisa e polida ele retorna ao meio de qual é proveniente. Supondo que a superfície, além de ser lisa e polida também for plana, e sendo os raios, do feixe incidente, paralelos entre si, os raios de feixe emergentes, isto é, os raios refletidos, serão, também, paralelos entre si.
Reflexão difusa da luz
Quando um feixe de raios paralelos entre si incidem em uma superfície rugosa mas opaca, os raios refletidos, isto é, o feixe emergente, retornam ao meio do qual são provenientes, porém perdendo o paralelismo entre si.
Leis da Reflexão
Qualquer que seja o tipo de reflexão que ocorra na superfície, seja ela especular ou difusa, os raios, individualmente, sempre obedecem a duas leis básica:
1ª Lei da reflexão: " O raio incidente, o raio refletido e a linha normal à superfície refletora são coplanares."
2ª Lei da reflexão: " O ângulo de incidência, formado entre o raio incidente e a linha normal, é sempre igual ao ângulo de reflexão, formado entre o raio refletido e a normal". Tal como na reflexão mecânica de bolas de bilhar, o qual, levou Newton a pensar no modelo corpuscular.
Lei da Refração
Refração da luz:
O fenômeno da refração esta associado à passagem da luz de um meio para outro. Para tanto é necessária a presença de dois meios transparentes ou translúcidos. Quando um feixe de luz, de raios paralelos entre si, incide e uma superfície refratora, isto é, uma superfície que separa dois meios transparentes ou translúcidos, os raios passam a se propagar no segundo meio. Caso os dois meios sejam homogêneos, individualmente, os raios emergentes, isto é, os raios refratados, não perdem o paralelismo entre si.
A lei da refração surge com Descartes, mas Snell, em 1625 já tinha desenvolvido alguma coisa do assunto.
Em 1662 Fermat demonstra a lei da refração, que é corrigida em 1774 por Maupertius.
Lei de Snell-Descartes
Christiaan Huygens (1629-1697)
Dados Biográficos
1633: Galileu é condenado pela Inquisição
1644: Descartes publica na Holanda, seu “Principia Philosophiae”
1646: nasce Leibniz
1663: “Discurso sobre o Método”, de Descartes, é colocado no Index
1657: Huygens projeta o relógio de pêndulo, construído por Solomon Coster, patenteado quase 20 anos depois como relógio de bolso
Contribuições
dedicou-se ao estudo da luz e cores: Tratado sobre a luz
Modelo: luz seria um pulso não periódico propagado pelo éter
explicou
- a propagação retilínea da luz,
- a refração e
- a reflexão.
- também procurou explicar o fenômeno da dupla refração
discordava com vários aspectos da teoria sobre luz e cores de Isaac Newton (1643-1727), baseada num modelo corpuscular para a luz.
discutiu com ele durante muitos anos, mas suas teorias nunca tiveram uma disputa em grandes proporções (Moura 2007)
Rembrandt Harmenszoon van Rijn (1606-1669)
Dados Biográficos
pintor holandês mais famoso do século XVII, chamado "Século de Ouro”, ápice da influência política, científica, comercial e cultural neerlandesa
Províncias Unidas pertenciam à Espanha: cultura latina, mediterrânea e católica
1609: primeira revolução antifeudal vitoriosa: democracia burguesa dos comerciantes e navegadores
1618-1648: Guerra dos Trinta Anos: uma das mais violentas guerras de religião da História da Humanidade
1637: Maurício de Nassau chega a Pernambuco como Governador Geral do Brasil-Holandês: primeira Assembléia Legislativa da América do Sul, o primeiro observatório astronômico do novo mundo (George Macgrave)
1629: descoberto pelo estadista e poeta Constantijn Huygens, pai de Christiaan Huygens (físico e matemático): Príncipe Frederik Hendrik foi seu cliente até 1646.
1634: casou-se com Saskia van Uylenburg, filha de um advogado e prefeito de Leeuwarden. Mudam-se para o quarteirão judeu
1654: teve uma filha com Hendrickje Stoffels, empregada de sua casa: excomungada da Igreja Protestante Holandesa por "viver em pecado"
cultura protestante: não havia a arte sacra e predominavam as representações da vida cotidiana: mendigos, judeus, etc.
público inclinou-se para o Classicismo
manteve seu estilo: quebra nas vendas
tornou-se símbolo do Realismo
dramatismo e vivacidade dos retratados
sem a formalidade rígida dos seus contemporâneos
profunda compaixão pela humanidade, independente de nível social e idade
familiares, ele próprio e vizinhos judeus em retratos de cenas bíblicas
A Lição de Anatomia do Dr. Tulp, Rembrandt
Betsabé no banho, Rembrandt
Cegamento de Sansão, Rembrandt
Johannes Vermeer (1632-1675)
Dados Biográficos
segundo pintor holandês mais famoso do "Século de Ouro”
já usava câmara escura como recurso para captar melhor a luz, a composição e a perspectiva
Spinoza, Leeuwenhoeck e Vermeer dedicaram-se ao polimento de lentes como modo de subsistência
Kepler: imagens que vemos como pinturas do mundo projetadas sobre a tela da retina
não se pode fugir da representação
Arte Ciência
“Artistas e cientistas passam a se valer dos mesmos recursos técnicos para implementarem uma cultura de natureza particular na qual as imagens desempenham um papel complementar. O cientista recorre às imagens produzidas pelos artistas para registrar tanto o que descobre com o uso de microscópios ou telescópios, enquanto os artistas fazem uso de sistemas de lentes e espelhos como auxiliares nos processos de composição, avançando em direção a um naturalismo cada vez mais aperfeiçoado.” (QUEIROZ, 2006)
Revolta Holandesa: contra a repressão espanhola da Reforma: migração da elite para o Norte: República Holandesa
1653: pobre, protestante, casa-se com Catherina Bolnes, católica, de boa situação. Mudam-se para a “esquina papista”
1672: França invade a República Holandesa
1676: Leeuwenhoek, microscopista, funcionário da prefeitura, foi nomeado tutor do estado para amparar a viúva e os filhos
Lição de música, Vermeer
Alegoria da pintura, Vermeer
Moça com brinco de pérola, Vermeer
Moça com brinco de pérola, Peter Webber
filme de 2003
adaptação do romance de Tracy Chevalier
conta a
indicado ao Oscar de 2004 nas categorias de Melhor Direção de Arte, Melhor Fotografia e Melhor Figurino http://cinema.terra.com.br/videos/interna/0,,OI37323-EI1176,00.html
Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832)
Dados Biográficos
escritor, filósofo, cientista e botânico alemão
escreveu vários trabalhos sobre a morfologia das plantas, que influenciaram Darwin
autor da peça Fausto e do romance Os Sofrimentos do Jovem Werther
ícone do Romantismo
causador de onda de suicídios
Contribuições
Da Teoria das Cores: oposição à interpretação de Newton dos fenômenos luminosos.
cor: mais um fenômeno da consciência do que físico, mais associado ao olho do que à luz
quarto escuro=artificial
a Natureza só existiria quando se revelasse livremente aos nossos sentidos
Espectro luminoso
Cores subtrativas
Cores subtrativas
A cor
“Se as ondas de 760 nm, que por si só, produzem a sensação de vermelho se misturarem, numa determinada proporção, com as ondas de 535 m, que por seu turno, ocasionam a sensação de verde, dessa mescla resulta um amarelo que não se distingue do produzido pelas ondas de 590 nm.” (SCHRÖDINGER, Erwin, 1989)
Cores aditivas
Cores aditivas
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821–1894)
Dados Biográficos
médico e físico alemão
na Fisiologia e na Psicologia Fisiológica, contribuiu com teorias da visão, da percepção visual, percepção espacial, visão a cores, percepção de movimento, sensação de tom sonoro, percepção do som, etc.
na Física, é conhecido pelas suas teorias da conservação da energia, trabalhos em Eletrodinâmica, Termodinâmica Química e numa fundação mecânica para a Termodinâmica.
na Filosofia, é conhecido por sua Filosofia da Ciência, idéias sobre a relação entre as leis da percepção e as leis da natureza, sobre a Estética e idéias sobre o poder civilizador da Ciência
também é conhecido como o criador da Teoria da Panspermia Cósmica.
Contribuições
1850: desenvolveu a teoria de Young
três tipos de cone: sensíveis ao azul, ao verde e ao vermelho
intensidade relativa dos sinais de cada conjunto de cones, é interpretada pela mente como cor
Teoria tricromática
Reflexos coloridos
Pergunta
De que cor se vê um objeto amarelo se o colocarmos sob luz monocromática azul? (SOUSA BRITO, 1996)
O triângulo de cores
“É evidente que a tabela de todas as misturas deste tipo foi elaborada empiricamente; chama-se o triângulo das cores. Mas não tem qualquer relação com os comprimentos de onda.
O triângulo de cores
O triângulo de cores
[…] Da combinação do ‘vermelho’ e do ‘azul’ das duas extremidades do espectro, por exemplo, resulta ‘púrpura’, cor que não é dada por nenhuma luz espectral simples. Além disso, a referida tabela, o triângulo das cores, varia ligeiramente de pessoa para pessoa e difere consideravelmente em alguns indivíduos como tricromáticos anômalos (que não sofrem de cegueira de cor).” (SCHRÖDINGER, 1989)
Daltonismo
também chamado de discromatopsia ou discromopsia
1798: Dalton J. "Extraordinary facts relating to the vision of colours: with observations" Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester, v. 5, pp. 28-45
Dalton era deuteranópico
Protanopia
1% dos homens
faltam cones do “vermelho”
vermelho parece cinza
confundem violeta, lavanda e púrpura com azul
Deuteranopia
1% dos homens
faltam cones do “verde”
confundem vermelho, laranja, amarelo e verde
não distinguem tons de azul
Tritanopia
<1% dos homens
faltam cones do “azul”
confundem toda a região azul-amarela do espectro
Acromatopsia
cegueira completa para as cores: o mundo é visto em preto e branco e em tons de cinza
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Exemplo
Testes de Daltonismo
Referências
- GOTTSCHALL, Carlos Antonio Mascia. Do mito ao pensamento científico: A�busca da realidade, de Tales a Einstein. São Paulo : Atheneu, 2004.
- LÉVY-LEBLOND, Jean-Marc, A Electricidade e o Electromagnetismo em Perguntas, Gradiva, Lisboa, 1991.
- SCHRÖDINGER, Erwin, O Que é a Vida?, Ed. Fragmentos, Lisboa, 1989, cap. VI, “O Mistério das Qualidades Sensoriais”
- CHAIB & ASSIS. Apresentação distorcida da obra de Ampère nos livros didáticos. In Anais do X EPEF, 2006. (disponível em http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/x/sys/resumos/T0023-1.pdf)
- SILVA & PIMENTEL. Benjamin Franklin e a História da Eletricidade em livros didáticos. In Anais do X EPEF, 2006. (disponível em http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/x/sys/resumos/T0150-1.pdf)
- QUEIROZ, G. et al. Luz: Ciência, Arte e Ensino de Física. In Anais do X EPEF, 2006. (disponível em http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/x/sys/resumos/T0164-2.pdf)
- SILVA. Esclarecendo o significado de "cor" em Física. Física na Escola, vol. 8, n. 1, pp. 25-26, 2007. (disponível em http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol8/Num1/v08n01a06.pdf)
- DRUZIAN, RADÉ & SANTOS. Uma proposta de perfil conceitual para os conceitos de luz e visão. in Atas do VI ENPEC - Encontro Nacional de Pesquisa em Educação de Ciências, 2007 (disponível em http://reniza.com/renato/artigos/pc_luz.pdf)
- SOUSA BRITO, Jorge, Cartesianismo e Transdisciplinaridade no Ensino da Química, in Atas das 1as. Conferências de Epistemologia e Filosofia, Instituto Piaget, Viseu (Portugal), Março de 1996.
- BACHELARD, Gaston, O Novo Espírito Científico, Edições 70, Lisboa, 1996.
- História da Eletricidade
- Eletricidade
- Eletrostática
- Magnetismo
- Magnetostática
- Óptica
- Huygens
- Vermeer
- Simulador de Daltonismo
- Simulador de visão de bebês
- Teste de Daltonismo
Este módulo tem a seguinte tarefa pendente: Incuir linha de tempo |