Fontes Luminosas

Tudo o que enxergamos depende da existência de uma fonte de luz. Sem ela, nossos olhos seriam incapazes de perceber cores, formas, distâncias ou movimentos. Mesmo os objetos que aparentemente "brilham" apenas refletem parte da luz recebida de outra fonte luminosa.

Em Física, chamamos de fonte luminosa qualquer corpo capaz de emitir luz que possa se propagar até um observador, seja produzindo luz própria ou refletindo a luz proveniente de outra fonte.

As fontes luminosas podem ser classificadas de diferentes maneiras, dependendo da origem da luz emitida e das dimensões da fonte.

Fontes Primárias

As fontes primárias são corpos que produzem sua própria luz. Nesses objetos, a energia é convertida em radiação eletromagnética por diferentes processos físicos.

Exemplos

Sol.
Estrelas.
Lâmpadas LED.
Lâmpadas fluorescentes.
Lâmpadas incandescentes.
Relâmpagos.
Chama de uma vela.
Lasers.
Telas de celulares e televisores.

Embora todas emitam luz, essas fontes utilizam mecanismos físicos bastante diferentes para produzi-la.

Como a luz é produzida?

A emissão de luz pode ocorrer por diversos processos físicos. Conhecer esses mecanismos ajuda a compreender por que diferentes fontes apresentam cores, intensidades e eficiências tão distintas.

Incandescência

Quando um corpo é aquecido a temperaturas suficientemente elevadas, passa a emitir radiação eletromagnética. À medida que sua temperatura aumenta, parte dessa radiação torna-se visível.

É esse fenômeno que faz uma barra de ferro incandescente brilhar em uma forja e permitia o funcionamento das antigas lâmpadas incandescentes.

Descarga elétrica

Quando uma corrente elétrica atravessa determinados gases, seus átomos são excitados e passam a emitir luz. Esse processo ocorre em lâmpadas fluorescentes, letreiros de néon e nos relâmpagos.

Luminescência

Alguns materiais conseguem emitir luz sem atingir temperaturas elevadas. Esse fenômeno recebe o nome de luminescência.

Dependendo do mecanismo envolvido, recebe nomes específicos, como fluorescência, fosforescência ou bioluminescência.

Você sabia?

Os vaga-lumes produzem luz por meio de uma reação química extremamente eficiente chamada bioluminescência. Mais de 90% da energia liberada transforma-se em luz, enquanto uma lâmpada incandescente converte apenas uma pequena fração da energia elétrica em iluminação.

Fontes Secundárias

As fontes secundárias não produzem luz própria. Elas tornam-se visíveis porque refletem parte da luz proveniente de uma fonte primária.

Exemplos

Lua.
Planetas.
Pessoas.
Livros.
Árvores.
Automóveis.
Prédios.

Praticamente todos os objetos que observamos durante o dia pertencem a essa categoria.

Importante

A Lua não possui luz própria. Seu brilho é consequência da reflexão da luz emitida pelo Sol.

Por que os objetos possuem cores?

Quando a luz branca incide sobre um objeto, parte dela é absorvida e parte é refletida. A cor percebida depende justamente dos comprimentos de onda refletidos em direção aos nossos olhos.

Uma folha verde, por exemplo, absorve grande parte das radiações vermelhas e azuis, refletindo predominantemente a luz verde.

Já um objeto branco reflete praticamente todas as cores da luz visível, enquanto um objeto preto absorve a maior parte da radiação incidente.

Curiosidade

Um automóvel preto aquece mais rapidamente ao Sol porque absorve uma quantidade maior da energia luminosa incidente. Um automóvel branco reflete grande parte dessa energia, permanecendo relativamente mais frio.

Fontes Puntiformes e Fontes Extensas

Além da origem da luz, também é importante considerar o tamanho aparente da fonte luminosa.

Fonte puntiforme

É aquela cujas dimensões podem ser consideradas desprezíveis em relação às distâncias envolvidas no problema.

Embora nenhuma fonte real seja exatamente puntiforme, muitas podem ser tratadas dessa forma como excelente aproximação.

Exemplos:

Uma estrela observada da Terra.
Uma pequena lâmpada distante.
Um LED visto a vários metros.

Fonte extensa

Quando as dimensões da fonte não podem ser desprezadas, ela é denominada fonte extensa.

Nessas condições, diferentes regiões da fonte iluminam o objeto sob ângulos distintos, produzindo simultaneamente sombra e penumbra.

O Sol, por exemplo, é uma fonte extensa quando analisamos eclipses e sombras produzidas na superfície terrestre.

Aplicações Tecnológicas

LEDs utilizados em iluminação residencial e pública.
Lasers empregados em medicina, indústria e telecomunicações.
Telas OLED presentes em smartphones.
Fibras ópticas iluminadas por lasers.
Faróis automotivos de LED.
Projetores digitais.
Sensores ópticos industriais.

Representação das Fontes Luminosas

A fonte primária emite luz própria. A fonte secundária torna-se visível ao refletir essa luz.

Resumo

Fontes primárias produzem sua própria luz.
Fontes secundárias apenas refletem a luz recebida.
A emissão luminosa pode ocorrer por incandescência, descarga elétrica ou luminescência.
As cores dos objetos dependem dos comprimentos de onda refletidos.
Fontes puntiformes e extensas produzem padrões diferentes de iluminação.

Próximo capítulo

Compreendidos os diferentes tipos de fontes luminosas, estudaremos como elas produzem regiões de sombra e penumbra, fenômenos que explicam a ocorrência dos eclipses e constituem uma das primeiras aplicações da propagação retilínea da luz.

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