Explicamos o que é a óptica, sua história, impacto em outras ciências e como a óptica física, geométrica e moderna se diferenciam.
O que é óptica?
A óptica É um ramo da física que se dedica ao estudo da luz visível: suas propriedades e comportamento. Analisa também suas eventuais aplicações na vida humana, como a construção de instrumentos para detectá-lo ou utilizá-lo.
A luz foi definida pela óptica como uma faixa de emissões eletromagnéticascujo comportamento é semelhante ao de outras formas invisíveis (para nós) do espectro eletromagnético, como a radiação ultravioleta ou infravermelha.
Isso significa que seu comportamento pode ser descrito de acordo com a mecânica ondulatória (exceto em contextos muito específicos em que a luz atua como uma partícula) e com as abordagens da eletrodinâmica clássica da luz.
A óptica é um campo de pesquisa muito importante que fornece ferramentas para outras ciências, especialmente astronomia, engenharia, fotografia e medicina (oftalmologia e optometria). Devemos isso à existência de espelhos, lentes, telescópios, microscópios, lasers e sistemas de fibra óptica.
Pode ajudá-lo: Velocidade da luz
História da óptica
O campo da óptica faz parte das preocupações humanas desde a antiguidade. As primeiras tentativas conhecidas de lentes datam do antigo Egito ou a antiga Mesopotâmia, como a lente Nirmud (700 aC) feita na Assíria.
Os antigos gregos também estavam preocupados em compreender a natureza da luzque eles entendiam a partir de duas perspectivas: sua recepção ou visão e sua emissão, já que os antigos gregos pensavam que os objetos emitiam cópias de si mesmos através da luz (chamada eidola). Filósofos como Deócrito, Epicuro, Platão e Aristóteles estudaram extensivamente a óptica.
Substituindo esses estudiosos estavam os alquimistas e cientistas islâmicos durante o período medieval europeu, como Al-Kindi (c. 801-873) e especialmente Abu Ali-al-Hasan ou Alhazen (965-1040), considerado o pai da óptica por seu livro de óptica (século XI), onde explora os fenómenos de refração e reflexão.
O Renascimento Europeu trouxe esse conhecimento para o Ocidente, especialmente graças a Roberto Grosseteste e Roger Bacon. Os primeiros óculos práticos foram fabricados na Itália por volta de 1286. Desde então, a aplicação de lentes ópticas para diversos fins científicos não cessou.
Graças à óptica, gênios como Copérnico, Galileu Galilei e Johannes Kepler puderam realizar seus estudos astronômicos. Mais tarde, os primeiros microscópios permitiram a descoberta da vida microbiana e o início da biologia e da medicina modernas. Toda a Revolução Científica se deve, em grande medida, à contribuição da óptica.
Óptica física
Óptica física é aquela que considera a luz como uma onda que se propaga no espaço. É o ramo da óptica que se mantém mais fiel aos princípios e raciocínios da física, valendo-se de conhecimentos prévios como as Equações de Maxwell, para citar um exemplo importante.
Assim, está preocupado com fenômenos físicos como interferência, polarização ou difração. Além disso, propõe modelos preditivos para saber como a luz se comportará em determinadas situações ou em determinados meios, senão sistemas de simulação numérica.
Óptica geométrica
Óptica geométrica nasceu da aplicação geométrica de leis fenomenológicas em torno da refração e da reflexão por Willebrord Snel van Royen (1580-1626), o cientista holandês conhecido como Snell.
Para isso, este ramo da óptica parte da existência de um raio de luz, cujo comportamento é descrito pelas regras da geometria para encontrar fórmulas correspondentes a lentes, espelhos e dioptrias. Desse modo é possível estudar fenômenos como arco-íris, propagação da luz e prismas. Tudo isso usando a linguagem da matemática.
Óptica moderna
O ramo contemporâneo da óptica surge com a física quântica e os novos campos do conhecimento que estes possibilitaram, bem como suas eventuais aplicações através da engenharia. Assim, a óptica moderna abrange uma enorme variedade de novos campos de investigação relativos à luz e às suas aplicações, incluindo:
- Os mecanismos de laser (amplificação de luz por emissão simulada de radiação).
- Las células fotoeléctricasLuzes LED e metamateriais.
- O optoeletrônicade mãos dadas com a computação e o processamento digital de imagens.
- O engenharia de iluminaçãocom aplicações em fotografia, cinema e outros campos.
- Óptica Quântica e estudo físico do fóton como uma partícula de luz e uma onda de luz ao mesmo tempo.
- O óptica atmosférica e a compreensão dos processos de luz atmosférica.
Continue com: Teoria das cores
Referências
- “Óptica” na Wikipédia.
- “O que é óptica” na Biblioteca Digital do ILCE.
- “Óptica” em Enciclopedia.us.
- “Óptica geométrica” na Khan Academy.
- “Óptica” na Enciclopédia Britânica.