Óptica

Sombra e Penumbra

A luz que se propaga em meio homogêneo e transparente faz isso em linha reta. Esse princípio é chamado de propagação retilínea e é possível de ser observado no cotidiano, como a formação de sombras e penumbras.

A sombra é simplesmente a constatação de que a luz se propaga em linha reta. Quando um feixe de luz encontra um obstáculo opaco, os raios que nele incidem não passam e os outros, a partir de seus limites, evidentemente continuam seu trajeto. Logo, atrás do obstáculo surgirá a sombra e em seus limites poderá surgir a penumbra quando extensão da fonte de luz não for desprezível.

Chama-se sombra a ausência total de luz e penumbra a iluminação parcial.

Exemplo de formação de sombra

Na figura abaixo, há um anteparo S, uma fonte de luz puntiforme F e um objeto opaco. A fonte F emite luz em várias direções, formando um cone de luz. Uma parte dessa luz atinge o objeto opaco, mas não o atravessa. Portanto, na parte do cone logo abaixo do objeto, forma-se uma região totalmente sem luz, denominada sombra. A mancha escura delimitada pelos feixes de luz que tangenciam o objeto é denominada de sombra projetada. Fontes puntiformes não formam penumbras.

Exemplo de formação de sombra.
Formação da sombra.

Exemplo de formação de sombra e penumbra

A formação de penumbra acontece quando a extensão da fonte de luz não é desprezível em relação às dimensões do objeto opaco e às distâncias envolvidas. Essa fonte de luz é chamada, então, de fonte extensa.

Traçando-se raios de luz das extremidades da fonte e que tangenciam o corpo opaco, determinam-se, no anteparo, três regiões: a região de sombra, que não recebe luz proveniente da fonte F; a penumbra, que recebe luz de alguns pontos da fonte F, sendo, portanto, parcialmente iluminada; e a região totalmente iluminada. A figura mostra a penumbra e a sombra projetadas no anteparo.

Exemplo de formação de penumbra.
Formação da penumbra e da sombra.

Sombra e penumbra nos eclipses

Um fenômeno que desperta a curiosidade, desde os tempos mais remotos, é o eclipse. Sua formação explica-se pela teoria da propagação retilínea da luz.

A palavra “eclipsar” pode ser entendi- da como “deixar de ver”. Assim, há eclipse quando um astro “esconde” outro temporariamente. Ele pode ser total ou parcial, dependendo de um dos astros ficar “es- condido” total ou parcialmente.

Eclipse solar

O eclipse solar ocorre quando a Lua nova posiciona-se entre o Sol e a Terra. Se o observador, na Terra, está na região de sombra projetada, ele presencia o eclipse total do Sol.

Caso o observador esteja na região da penumbra, ele presencia o eclipse parcial do Sol, o que é mais comum, uma vez que a região de penumbra projetada é maior que a região da sombra.

Quando o observador está em uma região totalmente iluminada, ele não consegue ver o eclipse.

Exemplo de sombra e penumbra no eclipse solar.

Eclipse lunar

O eclipse da Lua ocorre quando a Lua cheia passa pela região de sombra ou penumbra da Terra, isto é, a Terra fica entre a Lua e o Sol, projetando sua sombra sobre ela.

Exemplo de sombra e penumbra no eclipse lunar.

Por: Wilson Teixeira Moutinho

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