O estudo de luz e cor deve ser iniciado pela Física elementar, uma vez que a luz é uma onda eletromagnética. Sendo assim, da Física vem que, todas as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com a mesma velocidade c com o valor de 3x108 m/s (velocidade da luz). Em decorrência deste fato, e sabendo-se a freqüência de de uma onda eletromagnética (f), no vácuo, pode-se determinar o comprimento de onda (l) desta radiação, através da seguinte equação: l = c/f.
Desta forma, pode-se então exemplificar as ondas eletromagnéticas de maior importância nas pesquisas e nas aplicações práticas, em função do comprimento de onda (propriedade que fornece uma das principais características da onda): Raios-X (faixa de 10-1 até 10 A), ondas ultravioletas (faixa de 1 até 400 mm), o espectro de luz visível (faixa de 400 até 700 mm), ondas infravermelhas (faixa de 700 mm até 1 mm) e faixas de radiofreqüência que variam de 20 cm até 105 m.
O espectro de luz visível, pode então assumir diversas cores (desde o violeta até o vermelho), em função do comprimento de onda, como exposto na tabela ao lado.
Como o comprimento de uma onda da luz é muito pequeno (da ordem de 10-5 cm), a teoria da física se divide em dois grandes grupos: Ótica Física, que trata dos fenômenos ondulatórios da luz e Ótica Geométrica, que estuda o comportamento da onda quando esta interage com objetos muito maiores que o comprimento da onda da luz. Com relação ao nosso estudo se dará enfoque à Ótica Geométrica que assume que a direção de propagação da luz seja dada a partir de raios luminosos.
Desta forma, vai-se discutir agora dois fenômenos da Ótica Geométrica: a refelexão e a refração. Para tal, supõe-se que haja um plano, ao qual incide um raio luminoso e que parte deste raio seja refletido por este plano e parte seja refratado. Define-se como ângulo de incidência como sendo o ângulo formado pelo raio e a normal a este plano, ângulo de reflexão entre a normal do plano e raio refletido e ângulo de refração como sendo entre a normal e o raio refratado.
Pode-se provar (por ex. pela Lei da Conservação da Quantidade de Movimento) que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (Lei da Reflexão), e que o ângulo de refração pode ser dado pela Lei de Snell, de acordo com o índice de refração de cada material
Como já foi dito anteriormente, as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com a mesma velocidade c, ou seja, a velocidade da luz. Entretanto, quando estas ondas se propagam em um meio material, a velocidade de propagação de cada onda (v) passa a ser função do comprimento de onda da radiação. Sendo assim, pode-se definir como o índice de refração de uma luz monocromática como sendo h = c / v. Estes fenômenos de reflexão e refração estão presentes no dia a dia, e devido a eles que ocorrem as miragens no deserto, o efeito de uma estrada parecer molhada e o fenômeno do arco-íris.
Um experimento do conhecimento de todos é que quando a luz branca incide
em um prisma, há a decomposição desta nas cores do arco-íris.
Utilizando os conceitos de refração, Isaac Newton provou que a luz branca continha todos os comprimentos de onda e que quando esta incidia no prisma, havia então a decomposição desta nas cores do arco-íris. Para provar tal fato, Newton utilizou dois prismas, colocando o segundo recebendo as cores geradas pelo primeiro e compondo novamente a luz branca. Esta experiência foi necessária, pois na época, acreditava-se que o prisma criava as cores espectrais.
Aproveitando-se então a conclusão de Newton, pode-se então definir que as fontes luminosas brancas possuem todos os comprimentos de onda. Em conseqüência, uma fonte luminosa colorida tem um comprimento de onda dominante que define a sua matiz.
As fontes luminosas não são somente caracterizadas pela matiz (hue) que é a presença de um comprimento de onda dominante, também pode-se definir a intensidade ou brilho (brightness) - amplitude do comprimento de onda, e a saturação que é a concentração em torno do comprimento de onda dominante.
Tendo-se em mente, estas três principais características de uma fonte luminosa (matiz, brilho e saturação), vamos destacar um processo de formação de cores baseado na palheta de um pintor. Basicamente, tem-se de um lado tinta branca, do outro tinta preta e em uma outra extremidade tinta colorida (saturada). É intuitivo que ao se misturar a tinta saturada com a tinta branca há uma perda de pureza, tornando esta tinta mais clara (tints). Por outro lado, ao misturar-se esta tinta saturada com o preto ocorrerá uma perda de luminância, ou seja, tons mais escuros (shade). Os diversos tons de cinza (grays) aparecerão ao misturar-se a tinta branca com a preta, e todos os outros tons existentes ficarão espalhados dentro deste triângulo definido pelas cores branca, preta e tinta saturada, como mostra a figura abaixo.
O processo de formação de cores por pigmentação, baseia-se na descrição da palheta do pintor, uma vez que a luz ao atingir a camada de pigmentos sofre processos de reflexão, absorção e transmissão (fenômeno conhecido como espalhamento) produzindo assim a(s) cor(es) desejada(s). Esta técnica, como não poderia deixar de ser, é muito utilizada na pintura de quadros.
Um outro processo de formação de cores, é o chamado processo aditivo, um exemplo deste processo pode ser visto ao lado, onde duas fontes luminosas de cores diferentes são projetadas em duas regiões. Na área de interseção há a formação de uma nova cor, uma vez que, o olho não consegue distinguir componentes. O processo aditivo é usado, largamente nas televisões comerciais.
Um outro processo de formação de cores é o subtrativo que é o processo utilizado em slides. Este processo baseia-se no uso de filtros ou corantes que tem por objetivo filtrar determinados comprimento de onda. Exemplificando, ao se emitir uma luz branca (que possui todos os comprimentos de onda) sobre um filtro verde, este filtra todos os comprimentos de onda deixando só "passar" o comprimento de onda relativa a cor verde, produzindo assim o verde. Na utilização de corantes o processo é o mesmo só que são usados pigmentos que absorvem e refletem alguns comprimentos de onda.
Como já foi mencionado anteriormente no processo aditivo de formação de cor, o olho humano não consegue diferenciar componentes e sim a cor resultante; diferentemente do ouvido que consegue distinguir, por exemplo, dois instrumentos diferentes tocados simultaneamente. Desta forma, seria então, interessante saber algo mais sobre o olho humano, responsável pela visão.
Os raios luminosos incidem na córnea sendo então refratados. A seguir estes incidem sobre a lente que tem por objetivo projetá-los na retina. Na retina encontram-se dois tipos de fotoreceptores os cones e os bastonetes, que convertem a intensidade e a cor da luz recebida em impulsos nervosos. Estes impulsos são enviados ao cérebro através do nervo ótico e então tem-se a percepção de uma imagem.
Os fotoreceptores do olho humano apresentam características totalmente diferentes. Existem na verdade três tipos de cones que respondem a espectro de cores distintos (vermelho, verde e azul), como mostrado ao lado. Sendo assim, diz-se que o sistema visual humano distingue as cores pelo processo da tricromacia. Nota-se que a eficiência do cone que responde a cor azul possui uma eficiência bem menor do que os outros dois tipos de cones.
Os bastonetes por sua vez, embora sejam maioria absoluta, só conseguem captar a luminosidade da cor, ou seja, só respondem a um espectro e desta forma não diferenciam cores.
Sendo assim, na formação da imagem há uma interação dos cones e dos bastonetes, e decorrente desta interação ocorrem alguns fenômenos no sistema visual humano. O primeiro a ser destacado é que a percepção visual humana é logarítmica. Na figura a seguir, no primeiro quadro, os tons de cinza foram igualmente espaçados não se tendo uma impressão homogênea, parecendo que a faixa escura é mais densa. No segundo quadro, os tons de cinza foram perceptualmente espaçados, chegando-se aproximadamente numa escala logarítmica.
Fonte: www.if.ufrj.br
Luz é uma energia invisível, a qual nos causa a sensação de visão através de nossos olhos.
Corpos luminosos são aqueles que irradiam luz.
Por exemplo, o sol, as estrelas e o fogo são corpos luminosos.
A luz do sol leva aproximadamente oito minutos para atingir a superfície da Terra.
Corpos não-luminosos são aqueles que não irradiam sua própria luz e somente se tornam visíveis quando refletem outras fontes de luz aos nossos olhos.
Por examplo, a lua e os planetas são corpos não-luminosos.
A luz sempre viaja em linha reta.
Um raio de luz é a trajetória em linha reta através do qual a energia luminosa se desloca em uma determinada direção.
Um feixe paralelo é a coleção de raios de luz em que os raios permanecem à mesma distância um dos outros.
Um feixe convergente é a coleção de raios de luz em que os raios lentamente convergem (se aproximam e finalmente se encontram em um ponto) conforme o feixe progride.
Um feixe divergente é a coleção de raios de luz em que os raios lentamente divergem (se afastam a partir de um ponto) conforme o feixe progride.
Meio óptico é qualquer meio através do qual a energia luminosa possa passar parcialmente ou totalmente.
Meio transparente é aquele que permite que a energia luminosa passe através dele quase completamente.
Portanto, todos os objetos são visíveis e podem ser vistos claramente através de meios transparentes tais como água e vidro claro.
Meio translúcido é aquele que permite que a energia luminosa passa através dele parcialmente (mas não completamente).
Portanto, objetos são visíveis mas não podem ser vistos claramente através de meios translúcidos tais como vidro jateado e lenço de papel.
Corpo opaco é aquele que não permite que a energia luminosa
o atravesse.
Portanto, objetos não podem ser vistos através de corpos opacos,
tais como madeira e metal.
Sombra é a região escura formada atrás de um corpo opaco quando este está posicionado no caminho da luz.
Ela consiste de duas regiões, chamadas umbra e penumbra.
Umbra é a região de escuridão total onde a luz não consegue alcançar.
Penumbra é a região de escuridão parcial situada ao redor da umbra.
Eclipse é a sombra projetada por corpos celestes uns sobre os outros.
Eclipse Solar ocorre quando a lua está entre o sol e a Terra.
A lua ocasionalmente fica alinhada entre o sol e a Terra.
Vista de algumas partes da Terra, a lua cobre o sol parcialmente ou totalmente.
Isto bloqueia a luz e causa um breve período de escuridão chamado eclipse solar (parcial ou total).
Quando a lua fica precisamente alinhada entre o sol e a Terra, ela cobre o centro do sol perfeitamente.
Somente um anel de luz solar aparece ao redor da sombra da lua.
Este tipo de eclipse é chamado de eclipse anular.
Eclipse Lunar ocorre quando a Terra está entre o sol e a lua.
A Terra ocasionalmente fica alinhada entre o sol e a lua.
Quando isto ocorre, a Terra bloqueia a luz do sol e projeta sua sombra sobre a superfície da lua.
Vista da Terra, esta sombra cobrindo a lua é conhecida como eclipse lunar.
O eclipse lunar ocorre com maior freqüência e dura por mais tempo do que um eclipse solar.
Claridade de uma superfície é igual a potência (intensidade luminosa) da fonte de luz dividida pelo quadrado da distância.
? Claridade de uma superfície = Potência (intensidade luminosa) da fonte de luz / Distância2
Geralmente, claridade é medida em lux e a potência (intensidade luminosa) da fonte de luz é medida em candelas (cuja abreviatura é cd), enquanto a distância é medida em metros.
O fotômetro é o instrumento utilizado para comparar as intensidades luminosas de duas fontes de luz.
Fonte: br.syvum.com
