Oficina sombras coloridas

Sombras coloridas

Objetivo:

As sombras podem mudar muito, conforme a iluminação e a posição dos objetos. Com este experimento é possível observar a formação de sombras coloridas.

Materiais utilizados:

* 3 luminárias
* Lâmpadas nas cores: azul, vermelha e verde
* Objetos diversos

Como funciona:

Realize o experimento, preferencialmente, em locais com menos iluminação ambiental e em frente a um anteparo branco (pode ser uma parede). Posicione a luminária central um pouco mais alta que as outras duas, para mudar o ângulo de iluminação. Posicione um objeto qualquer, pode ser o seu próprio braço, para formar sombras de diversas cores no anteparo. Ajuste a posição das lâmpadas e dos obstáculos de modo a obter sombras largas. Vá ligando cada uma das lâmpadas e veja a formação das sombras. Ligue as lâmpadas aos pares e veja a cor das sombras. Por fim, ligue as três
lâmpadas juntas. Observe que onde há incidência de duas cores diferentes, surge uma nova cor. Uma sugestão é testar o que acontece em anteparos de outras cores, pode ser feito um painel contendo figuras de diversas formas para observar quais se tornam visíveis com cada uma das cores
de iluminação.

A física envolvida:

A visão é o principal sentido usado por nós, essa é uma das razões da óptica, o estudo da luz, ser uma ciência muito antiga. Os filósofos gregos, como Platão e Aristóteles já procuravam compreender a luz e a visão. Além deles, vários físicos notáveis dedicaram seus estudos à óptica, lançando hipóteses que explicassem fenômenos luminosos que ocorrem na natureza. Para os seres vivos dotados da visão, a informação luminosa é detectada pelos olhos e interpretada pelo cérebro. A cor da luz visível está relacionada com uma de suas características, a frequência, e a luz branca pode ser decomposta nas cores do arco-íris, como demonstrou Isaac Newton, ao fazer com que ela incidisse sobre um prisma de vidro.
Existem vários modelos para explicar a percepção de cores por seres humanos. Um deles, a chamada Teoria das Cores de Young e Helmholtz, diz que qualquer sensação colorida humana pode ser produzida a partir da adição de três cores: vermelho, verde e azul, (RGB do inglês red, green e blue, respectivamente). Essas três cores-luz primárias, somadas, produzem o branco. Segundo esse modelo, nosso olho vê a partir da adição de cores, em uma área iluminada com vermelho e verde, o olho verá uma só cor: o amarelo. Para entender as sombras coloridas, é preciso saber que a luz se propaga em linha reta. Uma sombra é formada quando um objeto intercepta a luz, impedindo-a de iluminar uma determinada região do espaço.
As sombras coloridas se formam através da iluminação de um objeto por diversas fontes de luz, de cores diferentes. Imagine um objeto no escuro, ao acender uma luz no ambiente, a sombra é a parte que não foi iluminada, portanto, permanece como estava, escura. Se colocarmos uma luz de outra
cor, a mesma coisa acontece, porém como agora há duas fontes iluminando o objeto, onde as duas cores iluminam haverá uma cor diferente, mas onde apenas uma luz alcança, veremos apenas sua cor.
Até agora falamos das cores-luz, mas é importante ainda dizer que há as cores-pigmento. Pigmentos são substâncias coloridas contidas nos vernizes e tintas. Cada pigmento absorve ou reflete a luz incidente de acordo com sua composição. Ao ser iluminado por uma luz branca um objeto reflete
apenas determinadas cores, absorvendo as demais, isso é devido ao pigmento que reveste esse objeto. A cor não absorvida é a cor com que vemos o objeto. Por exemplo, um objeto verde absorve todas as outras cores que não são verde, por isso, a cor que chega aos nossos olhos é o verde.
Quando todas as cores-pigmento são adicionadas, o objeto não refletirá nenhuma das cores incidentes e então o objeto aparecerá preto aos nossos olhos.

Desafios:

* Ilumine objetos uni coloridos com cada lâmpada colorida e descreva o que acontece com sua cor e sombra. Ilumine com duas lâmpadas e depois com todas as três lâmpadas e compare com o que viu quando usou somente uma cor.
* O que acontece com as sombras se o anteparo for preto?

Oficina caleidoscópio

Caleidoscópio

Objetivo:

Entender como a reflexão em espelhos planos acontece e como a composição de espelhos pode ser usada para criar ilusões de óptica.

Materiais utilizados:

* 3 espelhos retangulares de aproximadamente 23cm por 3,5cm, com espessura de 4mm
* Fita adesiva
* Tubo de papelão (como os que há no centro dos rolos de papel toalha)
* Pequenos objetos coloridos
* Plástico transparente rígido (como os de capa para encadernação)
* Plástico opaco rígido (como os de capa para encadernação)
* Cola quente
* Papel colorido (para a decoração do tubo)
* Cola branca
* Tesoura

Como construir:

Colar os três espelhos, formando um triângulo, utilizando a fita adesiva, vide figura 1. O lado espelhado deve ficar virado para dentro. Encaixar esse triângulo dentro do tubo de papel toalha. Se quisermos uma versão mais simples do caleidoscópio, basta parar a construção aqui.
Para uma versão mais incrementada do caleidoscópio, corte dois círculos do plástico transparente, com o mesmo tamanho do tubo de papelão, um desses círculos deve ser ligeiramente menor que o tubo de papelão, de forma que entre dentro do tubo e o outro deve ser ligeiramente maior, de forma que não entre dentro do tubo. Coloque o círculo menor dentro do tubo de papelão até que ele encoste-se aos espelhos. Coloque os objetos coloridos dentro do tubo, em cima do plástico transparente. Cole o outro plástico transparente no tubo, para que os objetos coloridos fiquem presos dentro do tubo. No plástico opaco, corte um círculo ligeiramente maior do que o tubo de papelão. Dentro desse círculo, corte um orifício, por onde olharemos o caleidoscópio. Cole esse círculo no tubo de papelão. Enfeite o tubo de papelão com o papel colorido.

Como funciona:

Para a versão mais simples, olhar para imagens coloridas através do caleidoscópio, movendo-o.
Para a versão mais incrementada, olhe através do caleidoscópio e vá girando-o. A visualização é mais fácil quando o ambiente está claro.

A física envolvida:

O caleidoscópio foi inventado no século XIX, pelo físico escocês Sir David Brewster. O nome vem do grego kalos, que significa belo, eidos, que significa imagem e scopeo, que significa observar. Para entender como as imagens de um caleidoscópio se formam precisamos entender um pouco
melhor o fenômeno de reflexão da luz. A reflexão depende do acabamento da superfície do material. Se ele é rugoso, ou seja, se a superfície é irregular, a reflexão é difusa, em todas as direções, assim, podemos ver o objeto de qualquer lugar. Já se a superfície for polida, como nos espelhos, a reflexão não é difusa, ou seja, não acontece em todas as direções, mas é regular, assim, quando olhamos em um espelho, vemos uma imagem formada.
A imagem formada no espelho tem a mesma distância que o objeto. Quando colocamos dois espelhos, formando um ângulo de 90°, veremos três imagens formadas. Conforme vamos diminuindo o ângulo entre os dois espelhos, vamos aumentando o número de imagens formadas. Quando os espelhos estão paralelos (ângulo de 0°), deveríamos ver, teoricamente, infinitas imagens, porém, isso não acontece na prática, pois a intensidade da luz vai diminuindo nas diversas reflexões, vemos muitas imagens, mas não infinitas. Se tivermos dois espelhos formando um ângulo de 60° entre si, teremos a formação de cinco imagens. No caleidoscópio temos três espelhos formando um ângulo de 60° entre si, os padrões vão sendo repetidos ao redor dos três espelhos. Assim como no caso de dois espelhos paralelos, teremos a formação de muitas imagens.