Refração - desvio da luz 07

Refração da luz no CD/DVD

Da mesma forma que as trilhas de um CD a água (sob certas condições) consegue separar as diversas ondas que formam a luz branca produzindo um arco-íris. Com o laser isso não acontece porque ele possui uma única cor, verde, vermelho ou azul.

O arco-íris é um fenômeno ótico causado pela refração da luz solar no vapor de água presente no ar. Esse fenômeno acontece normalmente após uma chuva.
    

A refração é o processo de desvio da luz. Quando a luz passa de um meio para outro, por exemplo, quando a luz passa do ar para a água ou do ar para o vidro, ela sofre um atraso, um desvio.

Isaac Newton descobriu que a luz branca era formada pela mistura de todas as outras cores. Ele usou um prisma, um bloco de vidro, para desviar e separar as cores da luz branca.
    

Isso acontece porque cada cor é formada por uma onda com um comprimento diferente, por exemplo, a luz vermelha tem um comprimento de onda maior que a luz azul. Por esse motivo a luz vermelha (menos energia) é mais fria que a luz azul (mais energia).
    

Quando a luz branca passa do ar para a água ou do ar para o vidro ela é refratada (desviada). Como cada cor tem um comprimento de onda diferente as ondas se separam em ângulos diferentes, isso faz com que as cores fiquem posicionadas de forma visível a um observador.
    

Outra forma de separar as cores da luz branca é usando uma rede de difração. Este dispositivo ótico consiste numa superfície com um grande número de ranhuras muito estreitas e comprimidas.

Um CD comum pode servir como uma rede de difração. Por exemplo, se as trilhas num CD fossem posicionadas numa linha contínua ela teria um comprimento de mais de 5 quilômetros de extensão. Uma trilha num CD tem a largura de 0,5 micrômetros e o espaço entre as trilhas é de 1,6 micrômetros (um micrômetro é igual a um milionésimo de metro).
    

A luz visível, aquela que conseguimos enxergar, inclui radiações que vão de 400 nanômetros (luz violeta) a 700 nanômetros (luz vermelha), ou seja, 0,4 a 0,7 micrômetros. O comprimento da luz visível é da mesma ordem de grandeza da distância entre as trilhas de um CD. É por esse motivo que o CD funciona como uma rede de difração, onde cada comprimento de onda (luz) é refletido num ângulo diferente permitindo que enxerguemos separadamente o espectro contínuo de cores da luz branca.
Fonte: http://www.proenc.iq.unesp.br/index.php/ciencias/35-experimentos/244-arco-iris
http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/oti11.htm

Refração da luz no CD/DVD

O ideal é fazer essa experiência com a luz do Sol. Se for fazer a experiência em um ambiente com pouca luz pode usar uma lanterna.
    
Uma experiência legal para fazer com as crianças é mostrar que a luz "branca" pode ser a que vem do Sol, de uma lâmpada ou de uma vela. Nos três casos a luz vai desviar no CD e na água sobre o CD como se fosse um arco-íris.

Coloque várias gotas pequenas sobre o CD para ver a variação de cores. Coloque as gotas com certo espaço entre elas, uns 2 cm está de bom tamanho.
    

Refração da luz no CD/DVD

Pais
Sempre que possível faça experiências junto com seu(s) filho(s). Mostre para a criança que mudando o ângulo da janelinha retangular em direção a luz as cores no CD/DVD mudam.

Em 1968, os pesquisadores George Land e Beth Jarman realizaram uma reveladora pesquisa sobre criatividade com um grupo de 1.600 jovens nos EUA com base em testes usados pela NASA para seleção de cientistas e engenheiros.

Resultado

Professores
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Física/Ciências - quando falar sobre luz, tamanho das ondas, espectro de cores, temperatura, Isaac Newton etc.

Atividades para fazer com os alunos

Observar como a luz do Sol desvia a luz em uma área grande do CD enquanto que a lanterna desvia um facho fino de luz.
R) Isso acontece porque a luz do Sol vem de todas as direções enquanto que a luz de uma lanterna vem de um ponto (local) específico.

Se possível faça a experiência usando também a luz de uma caneta laser para que os alunos observem que essa luz não muda de cor nem na água nem no CD.

Se possível repita a experiência com a luz de uma lâmpada branca, uma lâmpada amarela e a luz de uma vela.