Diga qual a diferença entre o tratamento feito pela Óptica Geométrica e a abordagem pela chamada Óptica Física Ondulatória. Qual limite de atuação de cada uma?
Passo 1
O enunciado pede para comparar dois modelos de luz—Óptica Geométrica e Óptica Física Ondulatória—destacando em que eles tratam o fenômeno luminoso e em que situações cada um é válido. Para isso vamos precisar entender brevemente o que cada abordagem assume sobre a luz e qual o critério de tamanho (em relação ao comprimento de onda) para sua aplicação.
Passo 2
Na Óptica Geométrica a luz é tratada como um feixe de raios que se propagam em linhas retas, sujeitas apenas às leis da reflexão e da refração (lei de Snell). Aqui não há consideração das propriedades de onda; fenômenos como interferência e difração são desprezados. Esse modelo vale quando todos os obstáculos, aberturas e curvaturas do sistema óptico têm dimensões muito maiores que o comprimento de onda da luz, isto é, quando
Passo 3
Já na Óptica Física Ondulatória a luz é descrita como uma onda eletromagnética, obedecendo às equações de Maxwell e ao princípio de Huygens-Fresnel. Nesse tratamento aparecem e são explicados fenômenos como interferência, difração e polarização. Aqui não se usa apenas raios, mas sim frentes de onda e amplitudes, considerando efeito de fase e coerência.
Passo 4
O critério de validade de cada modelo baseia-se na comparação entre o comprimento de onda
e as dimensões do sistema:
- Se os obstáculos, fendas e lentes têm dimensões
, as perturbações de fase são desprezíveis e a Óptica Geométrica é suficiente. - Se aparecerem aberturas ou bordas de dimensão comparável a
, ou quando quisermos estudar interferência e difração, é preciso recorrer à Óptica Física Ondulatória.
Resposta
A Óptica Geométrica trata a luz por meio de raios e das leis de reflexão e refração, desprezando efeitos de onda, e é válida quando as dimensões do sistema são muito maiores que o comprimento de onda (
). A Óptica Física Ondulatória considera a luz como onda eletromagnética e explica interferência, difração e polarização, sendo necessária sempre que estruturas ou fenômenos envolvam escalas comparáveis a
ou quando se quer estudar efeitos de fase.