Aula - A dispersão da luz por um prisma.

No século XVII,  bem antes das experiências de Newton, os prismas  de vidro e as belas cores produzidas pela refração da luz solar ao passar por eles eram um brinquedo comum nas feiras das cidades da Europa. Veja imagem ao lado.

Quando Newton publicou o seu primeiro artigo sobre a luz e as cores (1672) os fabricantes de óculos já produziam óculos, telescópios e microscópios. Galileu já  publicara os seus trabalhos sobre astronomia e Kepler o seu livro sobre ótica instrumental. A Lei da refração da luz ( Lei de Snell-Descartes) já era conhecida.

Portanto, em 1672 a pesquisa sobre a luz era uma questão científica importante. Além do interesse científico havia também grande interesse tecnológico e econômico envolvidos. Não se tratava, como às vezes se dá a entender nos livros didáticos, do trabalho de uma pessoa entediada, brincando com um prisma num quarto escuro.

Até o século XVII prevalece a concepção de Platão sobre a natureza da luz. A luz é uma substância simples, criada por Deus no início dos tempos (R. Bacon, em Opus Major, 1267). 

Sobre as cores prevalece a concepção de Kepler: a cor é uma propriedade dos corpos materiais e depende da  densidade e transparência deles.

Ótica, de Newton (1704).

O trabalho de Newton no artigo de 1672 é complexo.  Não se trata apenas de fazer a luz passar por um prisma. Ele realiza vários experimentos, testa várias hipóteses e apresenta conclusões inovadoras

Aliás, ler este artigo de Newton é uma excelente oportunidade para aprender um pouco mais sobre como se dá o trabalho de um cientista.

Leia o artigo dos professores R. Andrade e C. Silva citado na referência  abaixo para mais informações.

Newton  luta contra outras teorias sobre a natureza da luz e das cores. A mais notável delas é a teoria defendida por Hooke e Huygens, partidários da teoria ondulatória da luz. 

Na verdade, ele completa a sua teoria somente com a publicação, em 1704, do seu livro Opticks.

Para um estudo mais detalhado do artigo sobre a teoria das cores de 1672 clique aqui.

Para Newton a luz é composta por partículas (teoria corpuscular da luz) que se propagam em linha reta num meio homogêneo.  Um feixe destas partículas de luz forma um raio luminoso.

Em linguagem moderna, podemos resumir as conclusões de Newton no que segue:

• Um prisma não modifica a luz que passa por ele. Ele apenas decompõe a luz em suas cores componentes (as cores do arco-íris). Portanto a luz solar é uma mistura destas cores;
• Existem tipos diferentes de raios luminosos. Um raio luminoso é diferente de outro quando, para um mesmo meio e mesmo ângulo de incidência, eles têm ângulos de refração distintos.  Percebemos cada tipo de raio por uma cor. Esta cor é imutável e é caracteristica daquele tipo de raio;
• As cores dos raios luminosos mencionadas acima são "cores primárias". Elas não podem ser decompostas por um prisma;
• A luz de uma cor primária não é alterada por reflexão ou refração;
• Existem "cores secundárias". Estas cores são formadas pela mistura de dois  ou mais raios luminosos de cores diferentes e são decompostas nas cores originais ao passar por um prisma;
• Cada raio de cor primária possui, para o mesmo meio homogêneo, um índice de refração diferente. Este índice de refração é constante e característico daquela cor para aquele meio;
• Neste caso, para um mesmo meio, os raios de índice de refração menor apresentam a cor vermelha e os de maior índice de refração apresentam a cor violeta profunda;
• Os objetos materiais não têm cor. O que vemos são as cores dos raios luminosos refletidos por eles.

Clique aqui e faça um exercício para fixar os conceitos sobre dispersão da luz.

Referência e leitura recomendada:

1. Para um resumo do desenvolvimento da Ótica Clássica no período que vai de 800 a.C. a 1665 d.C. leia: A Crônica da Ótica Clássica , de José Maria Filardo Bassalo, professor do Departamento de Física da Universidade Federal do Pará.Publicado no Caderno Catarinense de Ensino de Física,1986.
2.  Para uma discussão sobre o método científico e sobre o uso do artigo de 1672 de Newton em sala de aula à luz da História da Física leia:  A teoria das cores de Newton: Um exemplo do uso da História da ciência em sala de aula, de Cibelle Celestino Silva e Roberto de Andrade Martins, do Instituto de Física Gleb Wataglin, UNICAMP. Publicado em Ciência e Educação, v9, de 2003.

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Imagem do topo: fisikanarede