Dispersão da luz e as cores dos corpos

Nesta aula de Física para o Enem você irá rever como surgem as cores e como elas podem se combinar formando outras cores. Entenderá ainda o que é a dispersão da luz e verá vários fenômenos da atmosfera decorrentes da refração e/ou reflexão do total da luz.

Fique com a gente e entenda tudo sobre as cores e os fenômenos associados a elas! E o mais importante, fique fera em Física para mandar bem no Enem e nos vestibulares!

O que é cor?

A cor é uma percepção visual. A cor não é característica do próprio corpo. Ela é a impressão que a luz refletida ou absorvida pelo corpo produz em nossos olhos. A cor observada de um corpo pode ser decorrente da reflexão da luz ou de sua refração.

Luz monocromática e luz policromática

A luz branca (luz emitida pela luz do Sol ou por uma lâmpada incandescente) é constituída por uma infinidade de luzes monocromáticas. Essas cores podem ser divididas em sete cores principais: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

A cor que um corpo apresenta por reflexão é determinada pelo tipo de luz que reflete difusamente. Assim, por exemplo, um corpo apresenta-se azul porque ao ser iluminado pela luz branca, reflete difusamente a luz azul e absorve as demais.

Teoria das cores

Um corpo apresenta-se branco quando é iluminado pela luz branca e reflete difusamente todas as outras cores. Ao contrário de um corpo preto, que absorve todas as cores.

Apesar da luz branca ser composta de todas as cores, três delas são denominadas cores primárias: Azul, vermelho e verde. Todas as outras cores, inclusive o branco, podem ser formadas por combinações dessas três.

Vejamos as combinações:

Vermelho + verde = amarelo

Vermelho + azul = magenta

Verde + azul = ciano

Vermelho + verde + azul = branco

As cores amarelo, magenta e o ciano são denominadas cores secundárias.

Quando temos duas luzes coloridas que juntas produzem a luz branca quando superpostas, iremos chamá-las de cores complementares. Portanto as cores amarelo e azul, ciano e vermelho, e magenta e verde são cores complementares.

Dispersão da luz

Podemos analisar a luz também como um feixe único de cores. Esse feixe pode ser de uma única cor, chamado de feixe monocromático. Ou de um conjunto de cores, chamado de feixe policromático.

Esse feixe policromático é constituído de todas as sete cores, e quando combinadas, a luz resultante é branca. Como já vimos na figura acima.

Quando esse feixe sofre refração, ocorre a separação do feixe único em feixes das várias cores que compõem essa luz. Á esse fenômeno, dá-se o nome de dispersão da luz.

Assim, a definição de dispersão da luz é a separação de um feixe de luz em diferentes cores.

Na figura abaixo, você tem um feixe luz branca passando por um anteparo e incidindo num prisma. Observe que ao atravessar o prisma, ele sofre refração ocorrendo a dispersão da luz.

A dispersão da luz ocorre em um meio material. Isso acontece porque luzes de cores diferentes propagam-se com velocidades diferentes.

Assim, o índice de refração de um meio é ligeiramente diferente de uma cor para outra. Isso é o bastante para que a luz de cada cor seja refratada com um ângulo diferente, como pode ser visualizado na figura acima.

Fenômenos relacionados à dispersão da luz

Como você já deve ter percebido, o arco íris é um fenômeno onde encontramos essa dispersão da luz.  A luz ao atravessar uma gota de água suspensa no ar num ângulo de 42º, sofre refração causando desvios. E esses desvios fazem aparecer outros raios de comprimentos de ondas diferentes com suas respectivas cores.

Outro fenômeno decorrente da reflexão e refração da luz é o céu se apresentar na cor azul.  Desde criança estamos habituados à cor azul do céu da qual nunca nos perguntamos a causa. Podemos imaginar que parte desta luz reflete nos obstáculos moleculares em todas as direções. Ou, em outras palavras, parte da luz incidente que procede do Sol é dispersa pelas moléculas.

A luz de comprimento de onda maior (vermelho) é dispersa muito mais que a de comprimento de onda menor (azul). De modo que o extremo azul do espectro é mais disperso que o vermelho. Dessa forma, onde quer que miremos no céu, veremos a luz azul que foi dispersa da luz solar branca que o atravessa.

As partículas grandes, tais como a poeira e as gotículas de água que formam nas nuvens, são enormemente maiores que as moléculas de ar. Sendo assim, possuem muito pouco efeito seletivo e refletem ou dispersam todas as cores quase por igual.

Essa dispersão seletiva do extremo azul do espectro tem efeito sobre a luz do Sol que chega diretamente a nossos olhos.

Ao meio-dia, quando o Sol está a pino, sua luz parece ser amarelada em lugar de branca. Isso se deve, naturalmente ao fato de a luz azul ter sido difundida lateralmente durante o percurso da luz através da atmosfera situada sobre nossas cabeças.

Ao pôr-do-sol esse efeito se apresenta de modo mais saliente. Quando o Sol está próximo do horizonte, seus raios precisam atravessar muito mais atmosfera para chegar até nós. Maior quantidade da componente azul se dispersa para fora da visão; se as condições atmosféricas são adequadas, o pôr-do-sol pode parecer avermelhado.

Videoaula

Você pode continuar estudando sobre cores dos corpos com a videoaula:

Exercícios sobre dispersão da luz

Para finalizar, resolva os exercícios sobre dispersão da luz selecionados pelo professor!

Questão 01 – (ENEM/2018)

A figura representa um prisma óptico, constituído de um material transparente, cujo índice de refração é crescente com a frequência da luz que sobre ele incide. Um feixe luminoso, composto por luzes vermelha, azul e verde, incide na face A, emerge na face B e, após ser refletido por um espelho, incide num filme para fotografia colorida, revelando três pontos.

Observando os pontos luminosos revelados no filme, de baixo para cima, constatam-se as seguintes cores:

a) Vermelha, verde, azul.

b) Verde, vermelha, azul.

c) Azul, verde, vermelha.

d) Verde, azul, vermelha.

e) Azul, vermelha, verde.

Questão 02 – (PUC SP/2017)

Para os exercícios de Física, adote os seguintes valores quando necessário:

Módulo da aceleração da gravidade (g) = 10m.s^–2

1 quilograma-força (kgf) = 10N

1 cal = 4J

1 c.v. = 740W

1 tonelada = 10³ kg

1 atm = 1.10⁵ N.m^–2

Observe atentamente a imagem abaixo. Temos uma placa metálica de fundo preto sobre a qual foram escritas palavras com cores diferentes. Supondo que as cores utilizadas sejam constituídas por pigmentos puros, ao levarmos essa placa para um ambiente absolutamente escuro e a iluminarmos com luz monocromática azul, as únicas palavras e cores resultantes, respectivamente, que serão percebidas por um observador de visão normal, são:

a) (PRETO, AZUL e VERMELHO) e (azul)

b) (PRETO, VERDE e VERMELHO) e (preto e azul)

c) (PRETO e VERMELHO) e (preto, azul e verde)

d) (VERDE ) e (preto e azul)

Questão 03 – (ACAFE SC/2017)

Um aparelho emite um feixe colimado, estreito, de luz verde, composto pela mistura de luz amarela com azul.

Nesse sentido, assinale a alternativa correta que completa a lacuna da frase a seguir.

Tal afirmativa se comprova, pois, ao incidir o feixe numa lâmina de vidro de faces paralelas uma das cores sofreria um deslocamento _______ maior que a outra, numa incidência ________.

a) obliqua – obliqua

b) paralelo – paralela

c) oblíqua – paralela

d) paralelo – oblíqua

Gabarito:

1. A
2. B
3. D

Simulado

Para complementar seus estudos, resolva o simulado sobre dispersão da luz:

Limite de tempo: 0

Sumário do Quiz

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Perguntas:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5
6. 6
7. 7
8. 8
9. 9
10. 10

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10. 10

1. Respondido
2. Revisão

1. Pergunta 1 de 10

   1. Pergunta

   Um dos fatores que contribuíram para a aceitação do modelo atômico proposto por Niels Bohr em 1913 foi a explicação dos espectros da luz emitida por átomos de gases aquecidos, que podem ser observados por meio de um aparelho chamado espectroscópio, cujo esquema está representado na figura. Nesse equipamento, a luz emitida por um gás atravessa uma fenda em um anteparo opaco, forma um estreito feixe que incide em um elemento óptico, no qual sofre dispersão. Essa luz dispersada incide em um detector, onde é realizado o registro do espectro.

   

   (Bruce H. Mahan. Química, 1972. Adaptado.)

   O elemento óptico desse espectroscópio pode ser

   • um espelho convexo.
   • um prisma.
   • uma lente divergente.
   • uma lente convergente.
   • um espelho plano.
   Correto
   

   Parabéns, resposta correta! Siga com o simulado.

   Incorreto
   

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2. Pergunta 2 de 10

   2. Pergunta

   (PUC GO/2017)

   […]
   Daquele banho ainda hoje guardo uma lembrança à flor da pele. De fato que para mim, que me criara nos banhos de chuvisco, aquela piscina cercada de mata verde, sombreada por uma vegetação ramalhuda, só poderia ser uma coisa do outro mundo.
   Na volta, o tio Juca veio dizendo, rindo-se:

   — Agora você já está batizado.

   Quando chegamos em casa, o café estava pronto. Na grande sala de jantar estendia-se uma mesa comprida, com muita gente sentada para a refeição. O meu avô ficava do lado direito e a minha tia Maria na cabeceira. Tudo o que era para se comer estava à vista: cuscuz, milho cozido, angu, macaxeira, requeijão. Não era, porém, somente a gente da família que ali se via. Outros homens, de aspecto humilde, ficavam na outra extremidade, comendo calados. Depois seriam eles os meus bons amigos. Eram os oficiais carpinas e pedreiros, que também se serviam com o senhor de engenho, nessa boa e humana camaradagem do repasto.

   (REGO, José Lins do. Menino de engenho.
   102. ed. Rio de Janeiro: J. Olympio, 2010. p. 32-33.)

   No texto, fragmento do romance Menino de engenho, de José Lins do Rego, a personagem, em suas recordações, faz referência à cor verde que enxergava na mata. Para a Física, a cor que vemos nas coisas depende da frequência da luz que as ilumina. Esse fenômeno, determinado pela luz, é estudado pela Ótica. Sobre esse assunto, analise as afirmativas a seguir:

   I. O olho humano é sensível à radiação eletromagnética que tem comprimentos de onda desde, aproximadamente, 400 nm (cor violeta) até 700 nm (cor vermelha). Uma distribuição uniforme de comprimentos de onda, tal como a dos emitidos pelo Sol, é classificada como luz branca.

   II. Como frequência e comprimento de onda são grandezas inversamente proporcionais, ao se propagarem no ar, com velocidades de aproximadamente 3×10⁸ m/s, a cor violeta apresenta menor frequência em relação à cor vermelha.

   III. A velocidade da luz em um meio transparente, como o ar ou a água, é menor que sua velocidade no vácuo (c = 3×10⁸ m/s). Se, para a luz amarela, emitida pelo sódio, o índice de refração na água for de aproximadamente 1,3, então, nesse meio, a velocidade de propagação dessa luz será de 1,7×10⁸ m/s.
   IV. A velocidade da luz em um meio e o índice de refração desse meio dependem do comprimento de onda da luz. Devido à dispersão, um feixe de luz branca que incide em um prisma é disperso em suas cores constituintes. De maneira semelhante, a refração e a reflexão da luz solar em gotas de chuvas podem produzir um arco-íris.

   Dentre as alternativas, a seguir apresentadas, marque aquela que contém todas as afirmações verdadeiras:

   • I, II, III e IV.
   • I, III e IV.
   • I e IV.
   • II e IV.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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3. Pergunta 3 de 10

   3. Pergunta

   (UFRGS/2017)

   Um fio de cabelo intercepta um feixe de laser e atinge um anteparo, conforme representa a figura (i) abaixo.

   

   Nessa situação, forma-se sobre o anteparo uma imagem que contém regiões iluminadas intercaladas, cujas intensidades diminuem a partir da região central, conforme mostra a figura (ii) abaixo.

   

   O fenômeno óptico que explica o padrão da imagem formada pela luz é a

   • difração.
   • dispersão.
   • polarização.
   • reflexão.
   • refração.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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4. Pergunta 4 de 10

   4. Pergunta

   (ENEM/2017)

   O debate a respeito da natureza da luz perdurou por séculos, oscilando entre a teoria corpuscular e a teoria ondulatória. No início do século XIX, Thomas Young, com a finalidade de auxiliar na discussão, realizou o experimento apresentado de forma simplificada na figura. Nele, um feixe de luz monocromático passa por dois anteparos com fendas muito pequenas. No primeiro anteparo há uma fenda e no segundo, duas fendas. Após passar pelo segundo conjunto de fendas, a luz forma um padrão com franjas claras e escuras.

   
   SILVA, F. W. O. A evolução da teoria ondulatória da luz e os livros didáticos.
   Revista Brasileira de Ensino de Física, n. 1, 2007 (adaptado).

   Com esse experimento, Young forneceu fortes argumentos para uma interpretação a respeito da natureza da luz, baseada em uma teoria

   • corpuscular, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer dispersão e refração.
   • corpuscular, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer dispersão e reflexão.
   • ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer difração e polarização.
   • ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer interferência e reflexão.
   • ondulatória, justificada pelo fato de, no experimento, a luz sofrer difração e intererência.
   Correto
   

   Parabéns, resposta correta! Siga com o simulado.

   Incorreto
   

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5. Pergunta 5 de 10

   5. Pergunta

   (FMABC SP/2016)

   As imagens abaixo correspondem a um acessório de segurança para quem tem que transportar um bebê na cadeirinha no banco de trás – o espelho retrovisor para bebê. Para que os pais possam ver o filho sentado na cadeirinha, fixada no banco traseiro e de costas para os ocupantes dos bancos da frente do carro, o espelho deve ser fixado no encosto de cabeça do banco traseiro, defronte ao bebê. Assim, os pais, ao olharem para o espelho retrovisor interno do automóvel, poderão ver a imagem refletida do bebê. O princípio da óptica geométrica que permite que isso seja possível é

   

   • refração luminosa.
   • dispersão luminosa.
   • independência dos raios luminosos.
   • reversibilidade dos raios luminosos.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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6. Pergunta 6 de 10

   6. Pergunta

   (UFGD MS/2016)

   Quanto à formação do arco-íris, em um dia chuvoso e com incidência de raios solares, é correto afirmar que

   • o arco-íris primário é produzido a partir da separação de cores da luz do sol ao entrar e sair difratada nas gotas de chuva.
   • o arco-íris secundário é mais estreito e mais forte que o arco-íris primário e, por isso, é mais fácil de ser observado.
   • quando muitas gotas de chuva são iluminadas pela luz solar, a interferência da luz refletida pela primeira face da gota e a luz refratada na interface água-ar causa a formação do arco-íris a 42° acima da linha do horizonte.
   • a formação do arco-íris ocorre quando a luz solar é interceptada por gotas de chuva, em que parte da luz é refratada para o interior da gota, refletida na superfície interna e novamente refratada para o exterior da gota.
   • o arco-íris é definido como a dispersão da luz monocromática do sol.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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7. Pergunta 7 de 10

   7. Pergunta

   (UFRGS/2016)

   O fenômeno físico responsável pela dispersão da luz branca, ao atravessar o prisma, é chamado

   • difração.
   • interferência.
   • polarização.
   • reflexão.
   • refração.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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8. Pergunta 8 de 10

   8. Pergunta

   (UDESC/2015)

   Com relação aos fenômenos da reflexão e da refração da luz branca, analise as proposições.

   I. A transparência dos vidros é explicada pelos fenômenos de refração e reflexão.
   II. A dispersão da luz branca em um prisma de vidro é devida à reflexão na face de incidência do prisma.
   III. A luz branca dispersa em um prisma é composta somente pelas cores primárias vermelho, verde e azul.

   Assinale a alternativa correta.

   • Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
   • Somente a afirmativa I é verdadeira.
   • Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
   • Somente a afirmativa III é verdadeira.
   • Todas as afirmativas são verdadeiras.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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9. Pergunta 9 de 10

   9. Pergunta

   (UFU MG/2015)

   Quando um raio de luz, vindo do Sol, atinge a Terra, muda sua trajetória inicial. Por isso, vemos o Sol antes mesmo de ele ter, de fato, se elevado acima do horizonte, ou seja, podemos considerar que vemos o Sol “aparente” e não o real, conforme indica a figura a seguir.

   

   Esse efeito ocorre devido ao fenômeno óptico chamado

   • reflexão.
   • dispersão.
   • refração.
   • difração.
   Correto
   

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   Incorreto
   

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10. Pergunta 10 de 10

    10. Pergunta

    (ENEM/2014)

    É comum aos fotógrafos tirar fotos coloridas em ambientes iluminados por lâmpadas fluorescentes, que contêm uma forte composição de luz verde. A consequência desse fato na fotografia é que todos os objetos claros, principalmente os brancos, aparecerão esverdeados. Para equilibrar as cores, deve-se usar um filtro adequado para diminuir a intensidade da luz verde que chega aos sensores da câmara fotográfica. Na escolha desse filtro, utiliza-se o conhecimento da composição das cores-luz primárias: vermelho, verde e azul; e das cores-luz secundárias: amarelo = vermelho + verde, ciano = verde + azul e magenta = vermelho + azul.
    Disponível em: http://nautilus.fis.uc.pt.
    Aceso em: 20 maio 2014 (adaptado).

    Na situação descrita, qual deve ser o filtro utilizado para que a fotografia apresente as cores naturais dos objetos?

    • Ciano.
    • Verde.
    • Amarelo.
    • Magenta.
    • Vermelho.
    Correto
    

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    Incorreto
    

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