Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING An Introduction
William D. Callister, Jr – John Wiley & Sons, Inc., New York, NY, 1991.
22. PROPRIEDADES ÓTICAS
22.1 – INTRODUÇÃO
Por “propriedade ótica” entende-se uma resposta de um material quando exposto à
radiação eletromagnética e, em particular, à luz visível. Este capítulo primeiro discute alguns
dos princípios e conceitos básicos relacionados à natureza da radiação eletromagnética e suas
possíveis interações com materiais sólidos. Os assuntos a seguir explorados são os
comportamentos óticos de materiais metálicos e não metálicos em termos de suas
características de absorção, reflexão e transmissão. As seções finais dão uma abordagem
geral sobre luminescência, fotocondutividade e ampliação de luz por emissão estimulada de
radiação (laser) e a utilização prática desses fenômenos.
CONCEITOS BÁSICOS
22.2 – RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
No sentido clássico, radiação eletromagnética é considerada como sendo do tipo
ondulatório, consistindo de componentes de campos elétrico e magnético que são
perpendiculares entre si e também em relação à direção de propagação (Figura 22.1). Luz,
calor (ou energia radiante), radar, ondas de rádio e raios-X são todos formas de radiação
eletromagnética. Cada um é caracterizado principalmente uma faixa específica de
comprimentos de onda e também de acordo com a técnica pela qual ele é gerado. O espectro
eletromagnético de radiação estende-se a grande faixa que vai dos raios-γ (emitidos por
materiais radiativos) e tendo comprimentos de onda da ordem de 10 -12 m (10 -3 nm), através dos
raios-X, ultravioleta, visível, infravermelho e, finalmente, ondas de rádio com comprimentos
de onda tão grandes quanto 10 5 m. Este espectro, numa escalalogarítmica está mostrado na
Figura 22.2.
Figura 22.1 – Uma onda eletromagnética mostrando campo elétrico ξ e componentes do
campo magnético H e comprimento de onda λ.
Figura 22.2 – O espectro de radiação eletromagnética, incluindo faixas de comprimento de
onda para várias cores no espectro visível.
A luz visível fica dentro de uma região estreita no espectro, com comprimentos de
onda variando entre cerca de 0,4 µm (4 x 10 -7 m) e 0,7µm. A cor percebida é determinada
pelo comprimento de onda; por exemplo, radiação tendo um comprimento de onda de
aproximadamente 0,4 µm aparece como violeta, enquanto que verde e vermelho ocorrem ao
redor de 0,5 e 0,65 µm, respectivamente. As faixas espectrais para as várias cores estão
incluidas na Figura 22.2. A luz branca é simplesmente uma mistura de cores. A discussão que
se segue concerne principalmente com esta radiação visível, por definição a única radiação à
qual o olho é sensível.
Toda a radiação eletromagnética atravessa um vácuo na mesma velocidade, aquela da
luz, isto é, 3 x 10 8 m/s ( 186000 milhas/s). Esta velocidade, c, está relacionada à