Isaac Newton fez
uma série de experiências fundamentais sobre a luz e as cores, em 1664, durante
umas férias forçadas, em sua casa no campo. Nessa seção especial vamos relatar
algumas dessas experiências e dar várias outras informações sobre as cores e
suas propriedades.
| Como Newton explicou a separação das cores da luz do sol. |
| Em 1665, quando
Isaac Newton tinha 23 anos, a peste se espalhou pela Europa. Para fugir do
contágio na cidade grande, Newton passou um ano e meio no campo, na casa de
sua mãe. Durante essas férias forçadas dedicou-se ao estudo e à pesquisa por
conta própria e fez surpreendentes descobertas que só publicou vários anos
depois. Aqui vamos relatar seus estudos sobre a luz e as cores. Newton dispunha apenas de alguns prismas, lentes e da luz do sol. Fazendo um pequeno furo em uma cortina obteve um feixe estreito de luz que fez incidir sobre o prisma. A luz, depois de passar pelo prisma, projetava sobre a parede oposta uma mancha alongada, com as cores distribuídas do vermelho ao violeta.
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| "Foi muito
agradável", escreveu ele, "observar as cores vivas e intensas, mas logo
tratei de examiná-las com cuidado". De cara, ele chegou à idéia de que a luz
branca do sol é composta de luzes de todas as cores visíveis. O que o prisma
faz é, simplesmente, separar essas componentes. A componente violeta é a
mais desviada e a vermelha, a menos desviada. As outras têm desvios
intermediários.
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 Dispersão da luz branca do sol. |
| Para testar essa
idéia, fez a luz espalhada pelo prisma incidir sobre outro prisma, colocado
na posição invertida. Bingo! O segundo prisma juntou de novo as luzes
componentes e a luz branca ressurgiu no outro lado.
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Recombinação da luz dispersada. |
| Para ter certeza
de sua interpretação, Newton fez uma experiência crucial: incidiu a luz
dispersada sobre um cartão com um pequeno furo. Ajustando a posição do furo
deixou passar só uma componente (a vermelha, por exemplo). Fez esse feixe
incidir sobre o segundo prisma e não observou nenhuma decomposição a mais. O
feixe se desviava mas continuava da mesma cor.
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A luz vermelha não se dispersa. |
| Com essas e
outras observações, Newton demonstrou que a luz branca do sol é uma mistura
de luzes com as cores visíveis. Cada cor sofre um desvio diferente pelo
prisma. Tecnicamente, dizemos que a luz violeta é mais refringente que a
vermelha, pois se desvia mais. Ou, em outros termos, o índice de refração da
componente violeta é maior que o índice de refração da componente vermelha.
Durante toda sua vida Newton acreditou que a luz era feita de partículas
emitidas pelos corpos luminosos. Cores diferentes corresponderiam a
partículas diferentes. No ar, todas as partículas teriam a mesma velocidade
mas, entrando no prisma de vidro, a velocidade seria diferente para cada
cor. Isso causaria o desvio diferente das componentes da luz.
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| As cores do arco-íris. |
| Em seu livro
sobre a Óptica, Newton explica a origem das cores do arco-íris. Esse belo
fenômeno acontece quando o sol está relativamente baixo, em um lado do céu,
e no outro lado existem nuvens escuras de chuva. Para entender como surge o
arco-íris vamos ver o que acontece com um raio de luz do sol que incide
sobre uma gota de água que está na nuvem. Esse raio se dispersa em suas
cores componentes e cada componente se desvia de um ângulo diferente. Para
simplificar, vamos examinar apenas as componentes vermelha e violeta. Como
já sabemos, a componente violeta se desvia mais que a vermelha. Depois de
percorrer um pequeno trecho, cada raio chega à superfície interna da gota.
Nessa superfície, uma parte do raio de luz sai da gota mas outra parte se
reflete e continua na gota até atingir de novo a superfície. Nesse ponto,
parte da luz sai da gota, desviando-se novamente. É essa luz que,
eventualmente, pode chegar a seus olhos. Ao sair da gota, o ângulo da
componente violeta com a direção do raio de sol é MENOR que o ângulo da
componente vermelha.
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| É fácil ver,
portanto, que a luz de cada cor que chega a seu olho foi desviada por gotas
de alturas diferentes. A luz violeta que atinge seu olho foi desviada por
uma gota mais baixa, enquanto que a luz vermelha foi desviada por outra
gota mais alta. Isso explica a ordem das cores no arco-íris: o vermelho
fica na parte de fora do arco. Nesse desenho mostramos os raios do Sol
penetrando horizontalmente mas o resultado é semelhante, mesmo se eles
vierem em outra direção.
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 As cores vistas em ângulos diferentes. |
| Se a luz do Sol
vier na horizontal, isto é, se o Sol estiver bem baixo no horizonte, o
ângulo entre o arco e a horizontal é 42°, aproximadamente, um pouco maior
para o vermelho e um pouco menor para o violeta. É claro que essa condição é
satisfeita para todos os pontos em um cone com vértice no olho do observador
e semi-ângulo igual a 42°. Essa é a razão pela qual vemos um arco. Quanto
mais alto o Sol estiver, menor a parte visível do arco. Se o Sol estiver
mais alto que 42°, o arco não é visto pois fica abaixo do horizonte.
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| O arco, na
verdade, é formado pelo desvio e dispersão da luz do Sol em um número enorme
de gotas. Só algumas dessas gotas desviam a luz na direção de seus olhos.
Outra pessoa a seu lado verá a luz desviada por outras gotas diferentes,
isto é, verá outro arco-íris. Cada um vê seu arco-íris particular e
cada um está no vértice de seu próprio arco-íris.
Qual é a distância do arco-íris até você? Qualquer uma, pois qualquer gota situada nas laterais do cone que tem seu olho no vértice pode contribuir para seu arco-íris. As gotas podem estar até bem perto de você, como acontece quando você vê um arco-íris formado pela água espalhada por um dispersor de jardim.
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| Somando e subtraindo cores. As cores da televisão. |
| O vermelho dessas
rosas é uma propriedade intrínseca das rosas ou será devido apenas à luz que
incide sobre elas?
Resposta: a cor de um objeto depende tanto da luz que ilumina esse objeto quanto de propriedades específicas de sua superfície e textura. Para entender melhor esse fato vamos ver como as cores podem ser somadas e subtraídas.
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| A experiência de
Newton com dois prismas é um exemplo de SOMA de cores. As cores componentes,
somadas no segundo prisma, reproduzem a luz branca. Mas, não é necessário
usar todas as cores visíveis para obter o branco. Basta usar três
cores, ditas primárias: o vermelho, o
azul e o verde.
Projetando, sobre uma tela branca, feixes de luz com essas três cores
primárias, observamos que a soma delas, no centro, é branca. A soma do
vermelho com o verde é o amarelo e assim por diante. Qualquer cor visível
pode ser obtida somando essa três cores, variando adequadamente a
intensidade de cada uma delas. Na verdade, com essas três cores conseguimos
cores que nem estão no espectro solar, como o marrom.
Isso é usado na tela da televisão. Se você olhar bem de perto verá que a tela é coberta de pontos com apenas essas três cores. Vistos de longe, os pontos se mesclam e vemos toda a gama multi-colorida. Aliás, neste exato momento, todas as cores que você vê em seu monitor são a soma dessas três: vermelho, verde e azul (Red, Green e Blue, RGB).
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 Somando as cores primárias. |
| SUBTRAIR cores
consiste em eliminar uma ou mais das componentes da luz. Por exemplo,
misturar tintas equivale a subtrair cores. Desde crianças, sabemos
que tinta azul misturada com tinta amarela dá tinta verde. O que acontece é
que os pigmentos da tinta azul absorvem as componentes do lado vermelho e os
pigmentos da tinta amarela absorvem as componentes do lado azul. Sobram as
componentes intermediárias, isto é, o verde.
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 Subtraindo cores do branco. |
| Voltamos, então,
às rosas do início. Na figura ao lado, vemos as mesmas rosas iluminadas por
luz verde. A luz verde incidente é fortemente absorvida pelas pétalas das
rosas e elas tornam-se quase pretas. A cor das rosas depende, portanto, das
substâncias de suas pétalas, da luz ambiente e da interação entre elas.
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 Iluminando rosas com luz verde. |
