A quarentena, Isaac Newton e as descobertas no campo da óptica

Grandes conceitos da óptica moderna foram introduzidos na época de isolamento social há cerca de 350 anos


lustração popular, do Século XIX sobre o experimento de Newton com o prisma. O desenho é totalmente inadequado, em vários aspectos: (1) o feixe de luz desviado pelo prisma é quase paralelo aos feixes de luz do Sol que entram no quarto sem passar pelo prisma; (2) Newton aparece projetando a mancha colorida a uma pequena distância (menos de 2 metros) do prisma; no seu experimento, ela era projetada numa parede a 6 metros de distância; (3) a altura da mancha colorida, nesta ilustração, seria de cerca de 30 a 40 cm, o que é impossível de ocorrer, a essa distância, pois a abertura vertical do feixe luminoso era de menos de 2°; (4) no fundo da imagem aparece o telescópio refletor de Newton, que não havia ainda sido inventado quando ele fez esse experimento no início de 1666. 





Sr Isaac Newton (1642-1727) havia iniciado seus estudos no Trinity College, em Cambridge, em 1661. Obteve o título de “bacharel em artes” em 1665 e permaneceu em Cambridge, para prosseguir seus estudos. No entanto, devido à epidemia mortal que atingiu a Inglaterra entre 1665 e 1667, chamada de peste bubônica que resultou em cerca de 100 mil mortes, a Universidade de Cambridge foi fechada e Newton passou vários meses na propriedade rural da família em Woolsthorpe, onde nasceu e foi criado pela avó. Enquanto outros estudantes de Cambridge organizaram grupos de estudo com tutores, Newton continuou sozinho seus estudos. Esse período em que Newton permaneceu em Woolsthorpe (1665-1667) ficou conhecido como anni mirabiles, ou anos maravilhosos, devido à grande produção de Newton em matemática, mecânica, gravitação e seus estudos em óptica, quando muitos resultados importantes foram obtidos.

Isaac Newton começou seus estudos em óptica por volta de 1666, estudando as cores exibidas por películas finas (mesmo fenômeno já observado por Hook). Em suas experiências sobre as cores, Newton descobriu o fenômeno da dispersão. Convencido de que essas cores estavam presentes na própria luz branca e que as mesmas não foram criadas no prisma, Newton realizou outro tipo de experiência na qual fez passar cores do arco-íris por um segundo prisma invertido em relação ao primeiro, reproduzindo, dessa forma, em uma tela, a luz branca original. Observou ainda que se somente uma cor do arco-íris atravessasse um prisma, não haveria mas a decomposição cromática, já que o feixe de luz que emergia do prisma apenas alargava-se ou estreitava-se dependendo da incidência inicial, permanecendo da mesma cor. A hipótese de que a luz branca nada mais é do que uma combinação das cores do arco-íris foi confirmada por Newton na célebre experiência do disco colorido. Este disco ao ser girado apresenta somente a cor branca. Newton mostrou que o arco-íris era devido à dispersão da luz solar nas gotículas de água nas nuvens. Ainda mostrou que a existência de um arco-íris duplo era consequência de uma dupla reflexão sofrida pelo raio luminoso no interior das gotículas.

Newton também observou que o índice de refração de uma substância varia com a cor ao examinar através de um prisma um pedaço de papelão pintado de vermelho e azul. Os raios refratados pelo prisma eram diferentes para cada cor, já que as imagens das cores do papelão eram deslocadas, havendo, dessa forma superposição da parte limítrofe das duas regiões pintadas. Em relação à dispersão da luz, mostrou ainda que os telescópios convencionais até então usados (tipo galileano ou kepleriano) apresentavam um limite de aplicabilidade, pois a formação de sombras coloridas em torno das imagens dos atros se acentuaria na medida em que se tentava obter maiores aumentos, produzindo desse modo imagens turvas, devido ao fenômeno conhecido como aberração cromática. Para resolver o problema, em 1668, Newton inventou o telescópio refletor (tubo catadióptrico) que concentrava a luz vinda de um astro, depois de se refletir em um espelho parabólico, em lugar da refração através de uma lente. Este telescópio apresentava duas vantagens: primeiro eliminava o fenômeno da absorção luminosa já que a luz é refletida ao invés de ser refratada. Segundo não há nele fenômeno da aberração cromática.


Para aprofunda no assunto, leia os artigos de Roberto de Andrade Martins e

Cibelle Celestino Silva :

"A 'Nova teoria sobre luz e cores' de IsaacNewton: uma tradução comentada", publicada pela Revista Brasileira de Ensino de Física, vol 18, n. 4, dezembro, 1996.

"As pesquisas de Newton sobre a luz: Uma visão histórica" Rev. Bras. Ensino Fís. vol.37 no.4 São Paulo Oct./Dec. 2015

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