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A propagação da luz
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Qual é a velocidade da luz? Como ela se propaga?
A luz é uma radiação eletromagnética que pode se propagar no espaço vazio (vácuo) com uma velocidade igual a 3.0x108m/s, ou 300.000 km/s. E como ela se propaga? Para ficar mais fácil de entender a propagação da luz, vamos fazer algumas comparações entre as características de propagação das ondas acústicas e das ondas eletromagnéticas.
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Por exemplo, vamos ver o que acontece com o som que se propaga quando falamos. A pressão do ar vai oscilar em cada um dos pontos atingidos pela onda sonora (que foi emitida pelas nossas cordas vocais), aumentando e diminuindo a freqüência da onda, que nós chamamos de ondas de compressão e rarefação. Portanto, sem ar não há variação da pressão do ar, e portanto não há som.
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Importante: As ondas sonoras precisam de um meio material para se propagarem, uma vez que são ondas elásticas. Elas não se propagam no vazio, ou seja, no vácuo.
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E com a luz, acontece a mesma coisa? Não!! Porque as condições de propagação da luz são diferentes. Por exemplo, a luz do Sol que chega até nós. Ela atravessa o espaço interplanetário, vazio, depois de percorrer 150 milhões de quilômetros, levando cerca de 8 minutos para chegar até nós. Mesmo sem qualquer matéria possa oscilar ali, a luz se propaga neste meio, transmitindo energia, que nos aquece.
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Mas neste caso, o que é que oscila? Deve se tratar de alguma coisa que exista no vácuo, ou espaço vazio (que então não é tão “vazio” assim...). Sabe-se a partir de estudos e experiências já realizadas, que no vácuo há campos eletromagnéticos que estão associados à cargas elétricas em oscilação. Isto quer dizer que uma carga elétrica ao oscilar produz nos pontos vizinhos à ela forças elétricas e forças magnéticas que oscilam. A estas forças estão associados dois vetores, os vetores campo elétrico e campo magnético. Por esta razão diz-se que a luz é uma onda eletromagnética, porque é composta por vetores campo elétrico e campo magnético que oscilam em conjunto.
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Características de propagação da luz
A experiência do dia-a-dia nos mostra que a luz se propaga em linha reta. Por exemplo, quando deixamos um feixe de luz solar penetrar num quarto escuro através de uma fresta na janela. Nós vamos ver que ele é retilíneo e, se houver poeira no ar, ficará ainda mais fácil de se observar esta característica da luz.
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Quando temos um feixe de luz tão fino que possa ser representado por uma linha reta, nós vamos chamá-lo de raio de luz. Uma fonte luminosa que emite estes raios é denominada fonte puntiforme: podemos imaginá-la como um ponto, de dimensões bem pequenas, e que emite raios luminosos retilíneos em todas as direções. A sombra que se forma junto a todo objeto iluminado é conseqüência da propagação retilínea da luz. Na imagem ao lado a região delimitada pelos pontos ABCD é chamada cone de sombra:
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Importante: Como os campos elétrico e magnético existem tanto no vácuo como nos meios materiais, a luz pode se propagar tanto no vácuo como no ar, no vidro, na água, etc. Mas na verdade, ela se propaga melhor no vácuo, já que a presença de matéria, ainda que transparente à ela, como é o caso do vidro, da água ou do ar, retarda o seu movimento. Por esta razão é que no ar, a velocidade da luz é um pouco inferior a c.
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