• Compreender através da observação, o fenômeno de dispersão da luz;
• Compreender as diferentes cores que se formam a partir do branco, como uma conseqüência da refração diferenciada para cada cor;
• Determinar as cores presentes num espectro luminoso de uma lâmpada gasosa.

100 min (2 aulas)

• Natureza da luz;
• Propagação e formação das ondas eletromagnéticas;
• Leis da Reflexão e Refração da luz..

1.Observação da dispersão da luz – espectro da luz branca.

É interessante que o professor já comece a aula com uma demonstração simples da dispersão da luz solar. O dispositivo mais adequado para se realizar essa experiência, seria uma rede de difração ou um prisma. Entretanto, como forma mais acessível, incentive os alunos a usarem um CD de música. Exemplifique situações cotidianas onde este fenômeno pode ocorrer,  por exemplo: Formação do arco-íris, construção de dispositivos espectrofotômetros etc.

Durante  a demonstração com o CD,  questione aos alunos:

• Em quantas cores a luz branca pode ser vista ao ser decomposta?

Resposta Esperada: Sete, o que não está completamente correto.

Explique o conceito de “spectrum” e mostre que, na realidade, há um contínuo de cores, desde o vermelho ao violeta, formando infinitas cores, mas que em nosso dia-a-dia são resumidas em sete (violeta, anil, azul, verde , amarela, laranja e vermelha). A ideia de sete cores é uma visão limitada de uma distribuição discreta das cores, porém há uma distribuição contínua de cores, o que forma um espectro infinito de cores, pois cada uma das cores pode aparecer com diversas tonalidades. 

 

Figura 1.  Espectro visível da luz., imagem obtida do endereço:

 http://luzecorisec.blogspot.com/2010/10/comprimento-de-onda-do-espectro-visivel.html

 

 

A seguir, mostre aos alunos um vídeo educativo que relata como acontece a dispersão da luz (Figura 2), formando o arco íris e como funciona o disco de Newton (Figura 3), onde todas as cores são colocadas para girar e forma uma única cor. 

"De onde vem o arco-íris" 

que pode ser acessado em: http://www.youtube.com/watch?v=oTqjzmhXHdk (Duração: 4 minutos)

 

    

Figura 2. Decomposição da luz branca pelo diamante. http://espacoterapeuticoreluz.blogspot.com/2010_11_01_archive.html

 

• Após exibir o filme anterior e observar as figuras 1 e 2 acima, peça aos alunos, para que em grupo,  elaborem uma explicação para a o fenômeno e apresentem  aos seus colegas.
  Nesta explicação deve ficar claro como acontece a refração da luz ao passar para um meio cujo o índice de refração é diferente, como quando passa do ar para a água ou para o vidro.

• Se necessário o aluno pode recordar o fenômeno da refração, já abordado com detalhes em outras aulas.  Apresente as figuras das aulas  ou reveja as seguintes aulas:
  
  
   

• http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=33054
  
  
   

• http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=26697
  
   

 

• A luz ao atravessar o prisma tem refração diferenciada, devido ao fato de cada cor possuir uma frequência diferente, logo muda de velocidade e tem refração diferenciada para cada cor, o que provoca a sua decomposição, por isso a sequência das cores fica distribuída como na figura 2 do espectro visível.

 

Figura 3.  Disco de Newton, evidencia a constituição da luz branca. Imagem obtida do endereço:  http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/bem-estar-cromoterapia/imagens/cromaterapia-12.jpg

A figura 3 mostra um importante feito do senhor Isaac Newton,  para mostrar que a luz branca, que nas figuras 1 e 2 é decomposta nas cores do arco iris, pode ser composta destas cores. Para mostra o efeito, o professor deve levar um disco destes e colocá-lo a girar em alta velocidade e mostrar que ele ficará esbranquiçado.

Uma maneira simples de realizar esta experiência é colorir um recorte de cartolina branca com as  dimensões de um CD e colar em um CD em desuso. Prenda bem o "Disco de Newton" a um pequeno ventilador e coloque o para girar. Peça os alunos que observem o fenômeno e o descreva. 

2.  A cor de um objeto.

Entendendo as cores que vemos para cada objeto. Com as considerações de reflexão, refração e dispersão da luz, esclareça para o aluno que a cor de um objeto é, em geral, vista pela luz que ele reflete. Todavia, existem objetos que são vistos não pela luz que refletem, mas pela luz por eles emitida, devido à sua alta temperatura. Dê exemplos, como o sol, como uma lâmpada incandescente, etc.

2.1.  Nesta etapa inicialmente apresente o filme 

"Mago da Física - Luz e Cores (Primárias e Secundárias)"

a seguir do endereço abaixo:

http://www.youtube.com/watch?v=0DaXxKzQHP0

2.2.  Após exibir este filme,  forme uma roda de discussão colocando os alunos em círculo na sala. Na discussão levante a explicação dos seguintes aspectos da luz.. 

Questione e aguarde uma explicação por parte dos alunos:

• Quais são a cores primárias?
• Como posso produzir as cores secundárias?

2.3. Uma explicação para as cores dos objetos pode ser apresentada do objeto educacional a seguir. 

recursos/mec_7870/Acordaluzeacordosobjetos.pdf

Após apresentar o objeto educacional, divida os alunos em grupos e peça que discutam os seguintes aspectos:

2.4. Discussão: 

Peça aos alunos que comentem suas explicações sobre o surgimento da cor branca quando as cores azul e amarela foram misturadas na projeção. 

Em seguida, se o professor tiver um prisma para decompor a luz branca e mostrar suas cores formadoras, pode utilizá-la neste momento. Talvez alguns  alunos já tenham feito uso dessa idéia para explicar a mistura de cores. De qualquer forma, a partir da decomposição da luz branca, o professor pode explicar  que o que está ocorrendo na parede é o inverso do que ocorre no prisma: as cores separadas de cada projetor estão sendo adicionadas novamente e formando o branco.

3-Lâmpada Gasosa.

Nesta atividade deve ser discutida a luz gerada por diferentes fontes, iniciando pelo Sol como mostra a figura 4. 

Figura 4. Sol à temperatura atual de 15,7 x 10⁶ K. A cor alaranjada é porque o pico da distribuição espectral está sobre a faixa de comprimento de onda alaranjada. Imagem obtida do endereço: http://www.presenteparahomem.com.br/wp-content/uploads/2009/11/sol-temperatura-energia.jpg

 

 

 

Essa atividade deve ser iniciada mostrando aos alunos o princípio de funcionamento básico de uma lâmpada de filamento, a convencional. Dê ênfase à temperatura alcançada pelo filamento da lâmpada (geralmente de tungstênio). Exiba os vídeos educativos abaixo:

 

1-Discovery Channel- "Como Funciona a Lâmpada Fluorescente" do endereço a seguir:

http://www.youtube.com/watch?v=Fyys2P3HbG8

 

2-Lâmpada incandescente filmes dos endereços: 

http://www.youtube.com/watch?v=qmWpbykZBBQ

http://www.youtube.com/watch?v=QHOHs1bMBhk&NR=1

Figura 5. Detalhes principais da lâmpada convencional.  Fonte: Guia de Estudo. Proformação. MIII, v.5, 2.ed. Brasília: MEC. FUNDESCOLA, 2000. p.78

 

A seguir, mostre o espectro de emissão de uma lâmpada, que é próximo do espectro de emissão de um corpo negro.

 

Figura 6. Espectro de emissão de uma lâmpada gasosa. Para diferentes temperaturas do filamento.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Black_body.svg

 

Enfatize que a luz emitida pela lâmpada depende fortemente da temperatura alcançada pelo filamento e que, na realidade, o espectro de uma lâmpada convencional é contínuo.

 

Ao final, peça aos grupos que discutam e façam um pequeno texto, ressaltando as diferenças das fontes de luz incandescente(lâmpada de filamento) e fluorescente (lâmpada fria) .O texto deve ser lido para os demais alunos da sala e discutido. 

Aplicativo em Java, Dispersão da Luz através de um prisma.

http://www.physics.uoguelph.ca/applets/Intro_physics/kisalev/java/dispprizm/index.html

Dispersão da luz usando um prisma triangular.

http://www.youtube.com/watch?v=gYWpjrkPT5Q

O Disco de Newton.

http://www.youtube.com/watch?v=Is-kvM9v0Hc

Thomas Edison.

http://www.youtube.com/watch?v=Ak-OyuFCpH4&feature=related

Uma explicação detalhada sobre as cores dos objetos pode ser obtida em:

http://nautilus.fis.uc.pt/cec/lar/sara/doc/teoria.pdf

Após esta aula, o aluno deve ser capaz de:  

• Entender como se dá o fenômeno de formação do arco-íris, enfatizando a ordem determinística das cores;
• Saber quais são as faixas de comprimento de onda para cada cor do espectro visível;
• como é o funcionamento de uma lâmpada gasosa convencional e qual emissão de seu espectro.