Sala de Física

Leituras de Física

MIRAGENS


O viajante que atravessa o deserto vê, ao longe, a silhueta de uma palmeira. E, muito mais importante que isso, percebe no chão o seu reflexo, como se a palmeira estivesse às margens de uma lagoa. A forte sede faz com que ele imagine uma fonte de água fresca e cristalina. Apressa o passo cansado e chega rapidamente à desilusão: a palmeira não se refletia em água alguma.
O motorista, dirigindo em dia de sol e calor por uma estrada asfaltada, repara que lá no fim da reta a estrada está molhada como se estivesse chovido. As brancas nuvens e o azul do céu estão refletidos no asfalto cheio de poças de água. Diminui a velocidade para evitar possíveis derrapagens, mas, à medida que se aproxima, os reflexos das nuvens e do céu desaparecem, como se a estrada tivesse secado repentinamente.
Ambos são casos de miragens que, como muitos outros, a óptica explica no capítulo que trata de refração e reflexão total da luz.

Refração
Se você já tentou pegar um peixe com as mãos, sabe que o peixe nunca está no lugar em que você pensa. Por que acontece isso? A luz caminha em linha reta, mas sua direção se altera quando ela passa de um meio de uma densidade para um de outra. O peixe engana você porque os raios de luz que se refletem dele são dobrados quando passam da água para o ar. Pela mesma razão um lápis ou uma colher parcialmente submersa na água parece quebrada. Para apanhar o peixe, o pescador deve buscá-lo num ponto abaixo de onde ele o vê ou o deixará fugir. Em todos esses exemplos, não vemos a luz dobrar-se; vemos os efeitos dessa dobra.

Reflexão total
Uma fonte de luz emite raios de luz em todas as direções. Se essa fonte luminosa estiver colocada, por exemplo, acima de um lago, todos os raios que incidirem sobre a superfície penetram na água, mudando de direção. Se a fonte luminosa estiver, porém, sob a água, ocorre um fenômeno curioso: para certas inclinações, o raio de luz não consegue ultrapassar a superfície de separação entre os meios, sendo completamente refletido para o interior do líquido.

Como se formam as miragens
As observações precedentes mostram que a reflexão total faz com que funcione como um verdadeiro espelho a superfície da água, nas condições particulares em que ocorre. Esta propriedade é comum também às substâncias muito pouco densas (pouco refringentes), como os gases. Mas ocorreria a mesma coisa com o ar?
Olhando ao longo de uma estrada asfaltada retilínea em dia de muito calor, vê-se que ela, no fim da reta, parece prateada, como se estivesse coberta por uma vasta poça de água. A estrada, porém, está perfeitamente seca: o asfalto absorve o calor e aquece, por sua vez, uma pequena camada de ar em contato com a sua superfície. Este ar torna-se, desta maneira, menos denso do que o ar da camada situada imediatamente acima. A luz que vem do horizonte, na nossa direção, pode então refletir-se totalmente sobre a superfície que separa a camada quente da fria. Isso faz com que um objeto lá colocado (como uma árvore) produza uma imagem invertida semelhante à que se produziria se houvesse poças de água sobre a estrada. Deste fato decorre a impressão de que esta se encontra molhada.
São estes os mesmos fenômenos que acontecem nos desertos, onde as grandes extensões de areia se aquecem ao sol. A imagem distante de uma palmeira refletida nas camadas mais quentes da atmosfera cria a ilusão da existência de um espelho de água que desaparece quando o observador se aproxima: é a miragem.

Já a miragem marítima ocorre por uma distribuição de temperatura inversa. Sobre a camada de ar resfriada pelo mar acumula-se ar quente, que pode ter sido transportado por um vento terrestre quente. Na superfície que está acima do observador, formam-se, através de uma reflexão total, imagens invertidas de navios, que devido à curvatura da Terra ainda não podem ser vistos. Mas também imagens diretas e suspensas sobre o horizonte são possíveis.

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