O que é LUZ? SENAI - Laranjeiras. Espectro Eletromagnético. Fontes de luz 14/01/2013. Luminotécnica 40h

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1 SENAI - Laranjeiras Luminotécnica 40h O que é LUZ? A luz, como conhecemos, faz parte de um comprimento de onda sensível ao olho humano, de uma radiação eletromagnética pulsante ou num sentido mais geral, qualquer radiação eletromagnética que se situa entre as gamas infravermelho e ultravioleta. Espectro Eletromagnético O espectro visível da luz é o nome atribuído à gama de comprimentos de onda de energia irradiada pela luz que o olho humano pode distinguir e a expressão quantitativa destes comprimentos de onda é medida através de nanômetros. O que percebemos como cor são as diferentes frequências do espectro luminoso, entre 400 e 700 nanômetros. No intervalo do espectro eletromagnético que corresponde à luz visível, cada frequência equivale à sensação de uma cor. Fontes de luz Pontual ou puntiforme: uma fonte sem dimensões consideráveis que emite infinitos raios de luz. Tudo o que pode ser detectado por nossos olhos, e por outros instrumentos de fixação de imagens como câmeras fotográficas, é a luz de corpos luminosos que é refletida de forma difusa pelos corpos que nos cercam. Fonte de luz são todos os corpos dos quais se podem receber luz, podendo ser fontes primárias ou secundárias. Fontes primárias: Também chamadas de corpos luminosos, são corpos que emitem luz própria, como por exemplo, o Sol, as estrelas, a chama de uma vela, uma lâmpada acesa,... Fontes secundárias: Também chamadas de corpos iluminados, são os corpos que enviam a luz que recebem de outras fontes, como por exemplo, a Lua, os planetas, as nuvens, os objetos visíveis que não têm luz própria,... Extensa: uma fonte com dimensões consideráveis em relação ao ambiente. Quanto às suas dimensões, uma fonte pode ser classificada como: 1

2 Feixe de luz Cônico convergente: os raios de luz convergem para um ponto; Cônico divergente: os raios de luz divergem a partir de um ponto; Cilíndrico paralelo: os raios de luz são paralelos entre si. Meios de propagação da luz Os diferentes meios materiais comportam-se de forma diferente ao serem atravessados pelos raios de luz, por isso são classificados em: Meio transparente É um meio óptico que permite a propagação regular da luz, ou seja, o observador vê um objeto com nitidez através do meio. Exemplos: ar, vidro comum, papel celofane, etc... Meio translúcido É um meio óptico que permite apenas uma propagação irregular da luz, ou seja, o observador vê o objeto através do meio, mas sem nitidez. Meio opaco É um meio óptico que não permite que a luz se propague, ou seja, não é possível ver um objeto através do meio. Fenômenos ópticos Ao incidir sobre uma superfície que separa dois meios de propagação, a luz sofre algum, ou mais do que um, dos fenômenos a seguir: Reflexão regular A luz que incide na superfície e retorna ao mesmo meio, regularmente, ou seja, os raios incidentes e refletidos são paralelos. Ocorre em superfícies metálicas bem polidas, como espelhos. Reflexão difusa A luz que incide sobre a superfície volta ao mesmo meio, de forma irregular, ou seja, os raios incidentes são paralelos, mas os refletidos são irregulares. Ocorre em superfícies rugosas, e é responsável pela visibilidade dos objetos. Refração A luz incide e atravessa a superfície, continuando a se propagar no outro meio. Ambos os raios (incidentes e refratados) são paralelos, no entanto, os raios refratados seguem uma trajetória inclinada em relação aos incididos. Ocorre quando a superfície separa dois meios transparentes. Absorção A luz incide na superfície, no entanto não é refletida e nem refratada, sendo absorvida pelo corpo, e aquecendo-o. Ocorre em corpos de superfície escura. Reflexão e refração seletiva A luz branca que recebemos do sol, ou de lâmpadas fluorescentes, por exemplo, é policromática, ou seja, é formada por mais de uma luz monocromática, no caso do sol, as sete do arco-íris: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Sendo assim, um objeto ao ser iluminado por luz branca "seleciona" no espectro solar as cores que vemos, e as refletem de forma difusa, sendo assim, vistas por nós. Se um corpo é visto branco, é porque ele reflete todas as cores do espectro solar.se um corpo é visto vermelho, por exemplo, ele absorve todas as outras cores do espectro, refletindo apenas o vermelho. Se um corpo é "visto" negro, é por que ele absorve todas as cores do espectro solar. Chama-se filtro de luz a peça, normalmente acrílica, que deixa passar apenas um das cores do espectro solar, ou seja, um filtro vermelho, faz com que a única cor refratada de forma seletiva seja a vermelha. Princípio da independência dos raios de luz Quando os raios de luz se cruzam, estes seguem independentemente, cada um a sua trajetória. Sombra e Penumbra Quando um corpo opaco é colocado entre uma fonte de luz e um anteparo é possível delimitar regiões de sombra e penúmbra. A sombra é a região do espaço que não recebe luz direta da fonte. Penúmbra é a região do espaço que recebe apenas parte da luz direta da fonte, sendo encontrada apenas quando o corpo opaco é posto sob influência de uma fonte extensa. Ou seja: Fonte de luz puntiforme Fonte de luz extensa 2

3 Conceitos de Óptica Ótica ou Óptica? Na verdade, nenhum dos dois está incorreto. Óptica, que vem do grego optkós (ou optiké), está relacionado à visão. Exemplos: Fibra óptica, nervo óptico e ilusão de óptica. Já ótica vem do grego otikós (ou ótos), e está relacionada à audição. Exemplos: Otite, otorrinolaringologista e cápsula ótica. Luz Mono e Policromática De acordo com sua cor a luz pode ser classficada como Monocromática ou Policromática. Chama-se luz monocromática aquela composta de apenas uma cor, como por exemplo, a luz amarela emitida por lâmpadas de sódio. Chama-se luz policromática aquela composta por uma combinação de duas ou mais cores monocromáticas, como por exemplo, a luz branca emitida pelo sol ou por lâmpadas comuns. Usando-se um prisma é possível decompor a luz policromática nas luzes monocromáticas que a formam, o que não é possível para as cores monocromáticas, como o vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Um exemplo da composição das cores monocromáticas que formam a luz branca é o disco de Newton, que é uma experiência composta de um disco com as sete cores do espectro visível, que ao girar em alta velocidade, "recompõe" as cores monocromáticas, formando a cor policromática branca. Vídeo - Disco de Newton O que é cor? Cor é uma importante consideração tanto na concepção espacial do projeto, quanto particularmente na concepção da iluminação; é possível que um projeto de iluminação seja tecnicamente correto quanto a garantir luz suficiente e, ainda assim, causar insatisfação pelo efeito incorreto das cores do ambiente. Mesmo ambiente pintado de diferentes cores 3

4 Esquema de uma superfície vermelha Fisicamente, cor é uma parte do espectro de ondas eletromagnéticas que, ao estimular o olho humano, permite a distinção de diferenças na qualidade da sensação visual. Portanto, como qualquer fenômeno físico, cor é mensurável em relação a uma unidade. A maioria das superfícies absorvem certos comprimentos de onda da luz incidente e, consequentemente, a composição espectral da luz refletida é diferente. Esta luz refletida ou transmitida determina a aparência da cor da superfície. A imagem que vemos de um determinado objeto depende da luz que nele incide, bem como das propriedades de reflexão / transmissão do objeto observado. Quando duas ou mais cores são superpostas, gerase uma cor diferente das que lhe deram origem. Existem dois processos através dos quais é possível misturar cores: - superposição de luzes coloridas (cor luz); - mescla de pigmentos (cor pigmento). A maçã acima é vista de forma diferente sob cada uma das luzes que a iluminam. No processo de superposição de luzes coloridas, ocorre o somatório dos comprimentos de ondas, razão pela qual denomina-se de mistura aditiva. É possível, desta forma, obter-se todas as cores do espectro partindo-se das chamadas cores fundamentais: vermelho, azul e verde. A mistura aditiva sempre produz uma cor mais clara. Este processo de superposição de luzes é o que se utiliza nos tubos de imagem de televisores coloridos, sendo que o branco resulta da soma das três cores fundamentais e o preto corresponde a ausência de luz. Apesar da cor branca ser formada por todas as cores, para ser a sensação de luz branca não é preciso que todas as cores sejam "somadas", apenas três cores, as chamadas cores primárias. Essas cores são vermelho(r), verde(g) e azul(b) (Mistura Aditiva (Cor Luz). 4

5 No segundo sistema (subtractivo ou cor pigmento) iremos considerar pigmentação, misturando as cores secundárias da luz (também chamadas de primárias em pigmentos); Ciano + Magenta + Amarelo. Este sistema corresponde ao "CMY" das impressoras e serve para obter cor com pigmentos (tintas e objetos não-emissores de luz). Subtraindo os três pigmentos temos uma matiz de cor muito escura, muitas vezes confundido com o preto. Teoria do pigmento magenta + amarelo = vermelho amarelo + ciano = verde ciano + magenta = azul cobalto Teoria da luz azul cobalto + vermelho = magenta vermelho + verde = amarelo verde + azul cobalto = ciano. Mistura Subtrativa (Cor Pigmento) A evolução da humanidade tem sido feita predominantemente à luz do dia e do Sol, não surpreendendo o fato de que o máximo de sensitividade do olho humano ocorre na faixa do espectro solar. Com pouca luz (luminância média de 0,001 cd/m 2 ), os bastonetes são usados e a sensitividade máxima corresponde a = 507 nm, o que é designada de visão escotópica. Com mais luz (luminâncias na ordem de 3 cd/m 2 ), os cones começam a operar e a sensitividade máxima é deslocada para = 555 nm, designada agora de visão fotópica ou curva V( ). Esta defasagem, ou seja, o deslocamento na sensitividade máxima do olho humano é denominado Efeito Purkinje. Candela: unidade de medida do S.I. para Intensidade Luminosa. 5

6 UMA VARIEDADE DE CONDIÇÕES AFETAM O MODO COMO AS CORES SÃO VISTAS Diferenças entre fontes de luz: Embora a luz branca contenha as sete cores do espectro, nem todas as fontes de luz, tais como lâmpadas, luz natural ou solar, contêm iguais quantidades de cada cor. Por exemplo, luz do Sol ao meio-dia apresenta um espalhamento das cores bastante uniforme (FIGURA a), enquanto uma lâmpada incandescente contem uma grande quantidade de vermelho (FIGURA b). Lâmpadas fluorescentes são normalmente deficientes no vermelho, mas apresentam picos de amarelo/verde e algumas partes de azul (FIGURA c). Lâmpadas de vapor de mercúrio são deficientes no azul (FIGURA d). Diferença entre Observadores: A sensibilidade entre os olhos de diferentes indivíduos é levemente diferente. Além disso a sensibilidade do olho diminui com o aumento da idade do observador Diferença de Tamanho: Ao observar uma pequena amostra de tecido, quando comparada a uma cortina feita do mesmo tecido, esta pode parecer mais brilhante ou intensa que a amostra. Cores cobrindo grandes áreas tendem a parecer mais intensas que em pequenas áreas. Este efeito é conhecido como "efeito de área". Selecionar cores para grandes áreas baseado em pequenas amostras pode conduzir a equívocos. Diferenças de Fundo: Objetos observados sobre fundo bem escuro parecem mais brilhantes do que são; quando observados em fundo bem claro parecem menos brilhantes do que são. Este efeito é conhecido como "efeito de contraste" e é indesejável para um adequado julgamento de cores Diferenças Direcionais: As superfícies refletem a luz de forma diferente e para diferentes direções. Materiais que refletem com grande direcionalidade apresentam coloração diferente conforme varia a posição relativa entre fonte -> objeto -> observador. Temperatura Correlata de Cor Um corpo aquecido emite radiação eletromagnética, cujo comprimento de onda depende da temperatura do emissor. Com temperaturas até 600 K os comprimentos de onda são maiores que os da faixa visível. Com o aumento da temperatura, o espectro se move para a porção visível. Em torno de K (radiação solar) a emissão está centrada na banda visível. A cor da radiação pode ser definida de acordo com a temperatura do emissor, isto é, temperatura que um corpo negro deve ter para emitir um espectro similar ao da fonte de luz - temperatura da cor correlata em K. A TABELA abaixo mostra a temperatura que o corpo negro deve atingir para emitir luz colorida. 6

7 Temperatura da cor correlata da luz colorida. Cabe salientar que a referência feita a cores quentes ou frias (quanto a sua aparência) tem o significado inverso ao da temperatura da cor. O vermelho "quente" tem na verdade a menor temperatura da cor, enquanto o azul "frio" é emitido pelos corpos a mais alta temperatura. Aparência de Cor As fontes de luz podem ser divididas, com uma certa aproximação, de acordo com sua aparência de cor e temperatura de cor correlata, conforme tabela abaixo Diversas experiências têm mostrado que para uma iluminação de boa qualidade, a aparência de cor das fontes de luz deve estar de acordo com o nível de iluminação. A próxima tabela mostra a aparência de cor em função do nível de iluminação para ambientes iluminados com lâmpadas fluorescentes. Analisando a tabela notase que quanto maior for o nível de iluminação, maior deve ser a temperatura de cor, proporcionando ao ambiente uma aparência de cor mais fria. Variação da aparência de cor em função do nível de iluminação. Vídeo Experiência Philips School 7

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