A noite, muitas pessoas veem anéis (conhecidos como halos entópticos) em volta de fontes luminosas intensas, como lâmpadas de rua. Esses anéis são os primeiros máximos laterais de figuras de difração produzidas por estruturas existentes na córnea (ou, possivelmente, no cristalino) do olho do observador. (Os máximos centrais das figuras de difração não podem ser vistos porque se confundem com a luz direta da fonte.) (a) Os anéis aumentam ou diminuem quando uma lâmpada azul é substituída por uma lâmpada vermelha? (b) No caso de uma lâmpada branca, a parte externa dos anéis é azul ou vermelha?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre os anéis que a gente vê ao redor de luzes intensas à noite, chamados de halos entópticos. Isso acontece por causa da difração da luz na nossa córnea ou cristalino. Aqui, vamos usar conceitos de difração da luz e comprimento de onda para responder as duas partes da questão.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é difração. Difração é quando a luz se espalha ao passar por uma abertura ou contornar um obstáculo. Quanto maior o comprimento de onda da luz, maior é o espaçamento entre os anéis de difração. A fórmula que relaciona o comprimento de onda (
) com o raio dos anéis (
) é:
Onde:
-
é a distância focal, -
é o diâmetro da abertura.
Isso nos mostra que anéis com luz de comprimento de onda maior (como o vermelho) têm maior raio.
Passo 3
Agora, vamos para a parte (a): O que acontece quando substituímos uma lâmpada azul por uma vermelha?
Sabemos que a luz azul tem um comprimento de onda menor (~450 nm) e a luz vermelha tem um comprimento de onda maior (~700 nm). Usando a fórmula acima, se o comprimento de onda aumenta, o raio dos anéis também aumenta. Portanto, ao trocar a lâmpada azul pela vermelha, os anéis diminuem de tamanho porque estamos usando um comprimento de onda menor.
Passo 4
Para a parte (b): Em uma lâmpada branca, a parte externa dos anéis é azul ou vermelha?
A luz branca é composta por várias cores, cada uma com seu próprio comprimento de onda. Como o vermelho tem o maior comprimento de onda, ele forma os anéis mais externos. Portanto, a parte externa dos anéis será vermelha.
Resposta
(a) Os anéis diminuem de tamanho ao substituir uma lâmpada azul por uma vermelha.
(b) Na lâmpada branca, a parte externa dos anéis é vermelha.
(b) Na lâmpada branca, a parte externa dos anéis é vermelha.