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Arco-íris de sons? O que seria? (V.1, N.2, P.5, 2018)

Tempo de leitura: 7 minutos
#acessibilidade Pintura representando o famoso experimento de refração da luz de Newton, na qual um feixe de luz do sol passando por um prisma é decomposto em várias cores

Você se lembra do famoso prisma de Newton? A imagem deste post mostra este efeito bastante conhecido no mundo da física. Isaac Newton percebeu que, ao deixarmos a luz vinda do Sol passar por um prisma polido e transparente o que saía deste objeto era uma série de raios de várias cores. Com o tempo várias teorias foram propostas para tentar explicar este efeito bastante interessante.

Atualmente conhecemos este efeito como dispersão da luz. A dispersão é um efeito óptico, assim como a reflexão ou refração. O efeito de dispersão é definido como o fato de uma determinada onda (no caso a eletromagnética, que é a luz) sentir um meio de maneira diferente dependendo da sua frequência. Calma, não desista do texto agora, vou explicar com mais detalhes.

Toda onda pode ser entendida como um movimento oscilante de alguma grandeza física, como, por exemplo, o som. O som é causado por oscilações nas pressões de um determinado ponto que vão se propagando e, quando entram em contato com o tímpano humano, fazem este vibrar e o cérebro entende essas vibrações como som. No caso da luz, que é objeto de estudo da óptica, o que oscila são campos elétricos e magnéticos, por isso o nome de ondas eletromagnéticas.

Você deve se lembrar das aulas de óptica que as ondas eletromagnéticas possuem o que chamamos de espectro, ou seja, diferentes tipos de ondas que são distinguidas pelo comprimento de onda ou frequência (são conceitos complementares, sua multiplicação sempre resulta na velocidade da luz no meio). O efeito de dispersão significa que cada tipo de luz desse espectro, ou seja, cada frequência, sente o meio de forma diferente. Sendo mais específico, o índice de refração do meio é diferente para cada valor de frequência. A ocorrência do efeito de dispersão depende do tipo de onda e do tipo de material.

Voltando para o prisma de Newton, quando a luz entra no prisma ela sofre refração e, como o leitor bem sabe, esse mesmo efeito ocorre quando ela sai do prisma. Lembrando a famosa Lei de Snell-Descartes, podemos afirmar que o desvio que a luz sofre ao entrar ou sair do prisma depende dos índices de refração do material do prisma e do ar. Entretanto, a luz, quando viaja pelo vidro do prisma, sofre o efeito de dispersão que explicamos anteriormente, por isso cada frequência da luz sente um índice de refração diferente e, ao sair do prisma, sofre um desvio diferente. Lembre-se que para cada frequência do espectro visível da luz associamos uma cor e devido ao fenômeno que explicamos até aqui é que se observa a formação deste gradiente de cores na saída do prisma.

Agora gostaria de convidar o leitor a refletir sobre a seguinte questão: imagine que o som no ar sofresse dispersão. Quando cada um fala emitimos uma série de ondas em diferentes frequências que ao se combinarem geram nossa voz, mas, se o som sofresse dispersão, certas ondas chegariam mais rápido ao ouvido do outro, pois diferentes frequências teriam diferentes índices de refração e, portanto, diferentes velocidade de onda no meio. Teríamos uma espécie de “arco-íris de som”! Bastante cinestésica essa ideia não acha? Teríamos de readaptar a forma como nos comunicamos e tudo seria muito diferente.

Fontes:

Fonte da imagem destacada: Internet.

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