REFLEXÃO DA LUZ
Qual a diferença entre um espelho e uma superfície branca se ambos refletem toda a luz que incide sobre a superfície?
A diferença é que a reflexão do espelho é regular, ordenada. Todos os raios de mesma direção são refletidos em uma mesma outra direção e com o mesmo ângulo em relação a normal. É primeira lei da reflexão, e afirma que os raios de luz incidente e refletido precisam formar o mesmo ângulo com relação à direção normal. A segunda lei da reflexão da luz afirma que os raios de luz incidente e refletido precisam estar contidos no mesmo plano. Num espelho e no vidro ou no metal polido o feixe de raios obedece a essas duas leis.
Já em uma superfície branca a luz sofre uma reflexão difusa, pois a superfície é irregular. Raios provenientes de uma mesma direção são refletidos em várias direções, desordenados, não permitindo a formação de imagens.
A razão é que a textura de superfície do espelho, vidro, ou metal polido, apresentam irregularidades menores do que o comprimento de onda da luz (menores que o comprimento de onda da radiação eletromagnética que incide), enquanto a superfície branca do papel ou qualquer outra superfície irregular (não lisa ou não polida) apresenta irregularidades maiores do que o comprimento de onda da luz. Ou seja, o espelho é liso e a superfície branca é áspera, para a luz.
A: superfície de um espelho e B: superfície de uma folha branca
Dúvida
“Eentendo muito bem por que a luz atravessa o vidro, mas por que ela não atravessa uma parede?”
Vamos primeiro a alguns fatos importantes.
1. A matéria é um imenso espaço vazio. Muito vazio mesmo! Se tirássemos todo o espaço vazio, uma colher de chá de areia pesaria cerca de 30 bilhões de toneladas, o equivalente ao peso de um milhão de navios transatlânticos.
2. Uma parede, portanto, é um imenso vazio de matéria. Você também é. Por que você não consegue atravessar livremente uma parede? Pior ainda: por que a luz não consegue atravessar uma parede se ela é, praticamente, um imenso vácuo?
3. Dois núcleos de átomos (matérias) colidem rarissimamente. A única coisa que impede duas matérias de se interpenetrar ou de um fóton atravessar uma matéria é a interação eletromagnética dos elétrons da matéria. Não há nenhum impedimento MECÂNICO que impeça a luz de atravessar uma parede. Ou de atravessar você mesmo. Ou de você atravessar uma parede… não fosse o eletromagnetismo.
O fóton de luz, por exemplo, interage com o elétron repassando a ele toda sua energia e desaparecendo. O elétron que recebe a energia de um fóton “pula” de uma camada inferior para uma superior.
Então todos os fótons são absorvidos pela matéria, certo?
Não. Acontece que os elétrons estão dispostos em camadas acima do núcleo, como as camadas de uma cebola, mas seguem ordens absolutamente rígidas:
* A primeira camada só pode conter no máximo 2 elétrons, a segunda 8, a terceira 18 e assim por diante;
* Para ocupar uma camada, o elétron deve ter um valor exato de energia: nem mais, nem menos.
Desta maneira, é fácil entender que um fóton só poderá interagir com um elétron se o átomo deste elétron tiver camada superior não totalmente ocupada e, também, se a energia do fóton mais a energia do eléctron for EXATAMENTE igual à energia requerida para orbitar uma camada superior.
O que acontece então se os átomos da matéria tiverem todas suas camadas preenchidas ou, senão, se a energia dos fótons for inferior ou superior à energia especificada para orbitar uma camada superior? Neste caso, o fóton atravessa a matéria (ou melhor, o vácuo da matéria) sem interagir com nada, totalmente desimpedido. É o que acontece com o vidro.
A diferença entre a energia dos elétrons das camadas inferiores e superiores das moléculas do vidro é maior do que a energia do fóton da luz visível. Portanto, é impossível ele reagir com o elétron e desaparecer e, portanto, consegue atravessar sem nenhum problema.
Já para o fóton da luz ultravioleta, que tem maior frequência e, portanto, maior energia que o da luz visível, consegue interagir com os elétrons do vidro e desaparece. Neste caso, diz-se que que o vidro é opaco aos raios UV.
A madeira, por exemplo, possui inúmeras moléculas diferentes. Os fótons conseguem interagir com inúmeros elétrons e desaparecer. Por isto se diz que a madeira não deixa a luz passar.
Com as escalas absurdamente exageradas, você vai ver algo parecido com isso. Mesmo o melhor pedreiro do mundo vai deixar sua parede com umas protuberâncias, por que isso é da natureza dos materiais que usamos, nossas técnicas, e até por que, não precisamos criar parede atomicamente lisas pra construir algo ou fazer com que fique bonito. Mas, pra luz, uma parede comum, mesmo pintada de branco e refletindo 100% da luz que chega (não reflete, mas vamos dizer que sim, pra essa explicação), acontece isso:
Isso se chama reflexão difusa. É uma reflexão desordenada, quando a luz é refletida por uma superfície irregular, como a nossa parede branca. Já, o espelho, acontece isso:
Reflexão regular
Assim, quando os raios desordenados, com as mais diversas cores e feixes luminosos sendo refletidos uns contra os outros, numa nuvem de fótons embaralhados, nossos olhos e cérebros não conseguem separar cada feixe e cor individual, e então processamos aquilo como a união de todas as cores naquela “nuvem” de luz. A cor branca.
Enquanto isso, em uma reflexão regular, cada feixe, com suas cores, possui um caminho claro e de fácil entendimento pro nosso cérebro que, separando cada raio de luz, consegue identificar cada cor refletida e processar uma imagem clara.
Dessa maneira:
Com imagens reais de um microscópio, você consegue ver a diferença entre os materiais. À esquerda, argamassa vista sob um microscópio, e a direita, um espelho. Olha como a argamassa (e portanto a superfície que seria pintada de branco) é rugosa, e não reflete direito a luz e então, compare com o espelho.
Como você pode ver, até mesmo o espelho tem imperfeições e rugosidades, e quanto melhor o espelho, menos imperfeições e impurezas ele vai ter e melhor, mais regular, vai ser a sua reflexão.
Enfim, resumindo é isso: Se trata da diferença entre os tipos de reflexão que cada superfície gera. Um objeto branco qualquer, normalmente gera uma reflexão difusa, enquanto que um espelho gera uma reflexão mais regular.
Fonte
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