Coloque um lápis reto inclinado dentro de um copo de água transparente e olhe de cima e de lado: a parte submersa parece deslocada na altura da superfície da água. Retire o lápis e ele continua reto. Mude o olho de posição e o deslocamento aparente também muda.
Por onde começar a explicação? Podemos escolher primeiro a ponta do lápis dentro da água e perguntar como a luz que ela reflete precisa de viajar para chegar ao olho. O conteúdo de ótica do 8.º ano de Física consiste precisamente em transformar, passo a passo, essas observações do quotidiano em traçados de raios que se podem verificar.
Procurar a luz de trás para a frente, a partir da posição do olho
A Lição 4 começa por falar de fontes de luz, sombras e reflexão, e só depois apresenta a formação de imagem em espelhos planos. Quando olhamos para nós mesmos no espelho, o que entra no olho é a luz refletida pela superfície do espelho. Prolongando o sentido do raio refletido para trás do espelho, é possível encontrar no esquema a posição da imagem. Marcando o objeto e a imagem, vê-se que os dois são simétricos em relação ao plano do espelho. Lição 4 «Fenómenos luminosos: reflexão e refração»
Ao resolver este tipo de exercícios, pode marcar primeiro a posição do olho no esquema e depois traçar qual é o raio que, passando pelo espelho, chega até lá. Mesmo que ainda não consiga calcular os ângulos, o desenho ajuda-o a verificar se não desenhou o sentido de propagação da luz ao contrário.
Ao chegar à superfície da água, a direção da luz muda
A luz refletida pela ponta do lápis submersa sofre refração quando passa obliquamente da água para o ar. O olho recebe essa luz refratada e, ao retroceder no sentido inverso ao da luz que chega, a posição da ponta que vê fica desviada em relação à sua posição real debaixo de água. A Lição 4 usa um traçado semelhante para explicar porque é que, vista de cima da superfície, o fundo de uma piscina de água limpa parece mais raso.
Para observar com mais clareza, pode assentar bem o copo e o lápis, manter o nível da água e observar de dois ângulos diferentes, desenhando a posição aparente da ponta do lápis em cada caso. Depois, faça um esboço simplificado, mantendo apenas a ponta do lápis, a superfície da água e o olho. Ao chegar à superfície, desenhe primeiro uma normal perpendicular à interface e verifique depois se, quando a luz sai obliquamente da água para o ar, o ângulo de refração é maior do que o ângulo de incidência.
Passar a refração para uma lente de vidro com superfícies curvas
A Lição 5 leva esta linha de raciocínio às lentes. Uma lente convexa é mais espessa ao centro e mais fina nas bordas; os raios paralelos ao eixo principal, depois de refratados por ela, convergem. O material didático parte da forma da lente, passa pelo eixo principal, pelo foco e pela distância focal, e chega aos instrumentos óticos que usam várias lentes para alterar o efeito da observação. Depois de ter desenhado uma única mudança de direção na superfície da água, ao observar o caminho da luz antes e depois de atravessar a lente é possível compreender a origem do foco seguindo cada segmento do raio. Lição 5 «A função das lentes e a exploração do universo»
Depois da observação, acrescentar um esquema que explique o fenómeno
Este curso em chinês simplificado destina-se a alunos do 8.º ano e abrange também temas como movimento mecânico, fenómenos sonoros, mudanças de estado físico e massa. Ao estudar Física a partir de uma dúvida do dia a dia, pode começar por anotar o que viu, depois alterar uma condição de observação e, por fim, explicar a mudança com um esquema ou uma medição. O primeiro esquema de exercício da parte de ótica pode muito bem ser o lápis dentro do copo. Experimente mostrar ao colega do lado onde é que a luz muda de direção e onde é que o olho passa a ver a ponta do lápis. Entrar no curso PHYS801A-PEP-CN