Historia das Teorias da Luz e Visao - Filosofia da Ciencia USP

História das teorias sobre a luz e a visão Prof Valter A Bezerra Teoria do Conhecimento e Filosofia da Ciência Departamento de Filosofia USP Esta é a nossa Historia Scientiarum Pars Optica A parte óptica da história da ciência Será incluída na versão revista e ampliada dos slides sobre Mecanicismo Kepler frontispício da Ad Vitellionem Paralipomena quibus Astronomiae Pars OpticaTraditur potissimam de Artificiosa Observatione et Aestimatione Diametrorum Deliquiorumque Solis et Lunae Suplementos a Vitélio onde se apresenta a parte óptica da astronomia especialmente no que se refere à observação artificial e estimativa dos diâmetros e erros do Sol e da Lua Visão e propagação da luz Duas correntes principais nas teorias da luz e da visão na Antiguidade vertente intramissionista indicada por I o processo da visão transcorre de fora para dentro do olho e vertente extramissionista indicada por E o processo da visão acontece de dentro para fora Epicuro Teoria dos eidola réplicas ou simulacros sem espessura que se desprendem muito rápida e sucessivamente dos objetos e se propagam até o olho preservando a forma e a configuração do objeto original Platão Teoria do fogo visual emitido pelo olho que atinge os objetos Analogia com o sentido do tato uma mão visual Visão e propagação da luz Aristóteles Especialmente no De Anima II7 Teoria da atualização de qualidades do meio interveniente situado na região entre o olho e o objeto Mudança de estado do meio Uma transição entre a potencialidade da transparência e a atualidade da transparência Luz é como que a cor da transparência De Anima 418b3 Euclides Teoria geométrica dos raios visuais emitidos pelo olho o qual é reduzido a um ponto geométrico no vértice do cone visual que abarca na base o objeto visto Notar a similaridade entre o estilo de pensamento de Euclides na Óptica com a sistematização dedutiva e a exposição de tipo sintético e o estilo dos Elementos Visão e propagação da luz Filopono de Alexandria c490c570 Nos seus comentários a Aristóteles Filopono exibia uma notável liberdade e desenvoltura em relação ao mestre Concepção dinâmica de luz como uma atividade incorpórea reinterpretando a noção de energeia capaz de constituir a transparência e de aquecer os corpos Propagação não instantânea Isso era proposto em substituição à concepção aristotélica de luz estática como uma transição instantânea entre a potencialidade e a atualidade da transparência Visão e propagação da luz Alhazen Ibn alHaytham c965c1040 Teoria de tipo geométrico Abandonou a teoria dos raios visuais em parte por causa do fenômeno das pósimagens na visão A visão se dá em virtude de um agente externo que atinge e impressiona o órgão da visão ele às vezes é tão forte que deixa impressões que perduram por algum tempo Cada objeto pode ser pensado como consistindo de um grande número de pontos muito pequenos Cada um desses pontos emite suas imagens em todas as direções Quando um feixe de imagens oriundas dos pontos de um certo objeto ingressam no olho aquelas que incidem perpendicularmente seguem em frente em linha reta e as que incidem formando algum ângulo são refratadas no cristalino e nisso perdem sua capacidade de impressionar o sensório interior do olho As imagens que incidem perpendicularmente são as que atingem o sensório uma imagem para cada ponto emissor no objeto visto e se redistribuem sobre a sua área interna formando uma imagem pequena mesmo de um objeto grande Essa imagem pequena mantém a forma configuração e as proporções do objeto externo em escala menor Visão e propagação da luz Esquema ilustrando a concepção de Alhazen sobre a visão Visão e propagação da luz Kepler Vinculase à tradição geométrica de Euclides Alhazen Vitélio Witelo c12301314 e outros A explicação kepleriana da visão faz uma analogia com a câmara escura e ele considera a parte frontal do olho o cristalino como uma lente Os raios de luz se originam de todos os pontos do objeto visto e se espalham em todas as direções O olho opera sobre os raios externos que incidem nele O cone visual é agora invertido em relação a Euclides se para aquele a base do cone está no objeto visto e o vértice está no olho Kepler pensa ao contrário o objeto se encontra no vértice do cone e a base está no olho A lente do olho opera duas refrações nos raios luminosos os raios se cruzam no interior do olho humor vítreo e a imagem se forma na retina invertida Kepler não formula uma explicação satisfatória para como a imagem é desinvertida Inclusive ele limita o escopo da óptica até o momento em que a imagem se forma na retina qualquer processamento ou transporte de espíritos visuais até o cérebro que aconteça depois disso pertence ao campo da psicologia da percepção Propagação da luz As vertentes principais do século XVII em diante passam a ser corpuscular indicada por C e ondulatória indicada por I Descartes O mundo ou tratado da luz Caps 13 Da luz e 14 Das propriedades da luz Luz como transmissão de uma tendência ao movimento chamada por alguns comentadores de pressão Propagação instantânea ie com velocidade infinita Há uma tensão entre esta concepção do Le Monde e a demonstração de Descartes na Dióptrica da lei da refração em termos de corpúsculos que mudam de velocidade e direção quando passam de um meio para outro De acordo com essa concepção corpuscular a propagação deveria levar um tempo finito Propagação da luz Crítica de Huygens a Descartes Pois a mim sempre me pareceu e a muitos outros além de mim que mesmo o Sr Descartes que tinha o objetivo de tratar de maneira inteligível todos os temas da física e que certamente teve nisso mais êxito do que qualquer pessoa antes dele não disse nada a respeito da luz e das suas propriedades que não estivesse cheio de dificuldades ou mesmo fosse inconcebível Para Descartes a luz consiste em uma pressão contínua que somente tende ao movimento Uma vez que essa pressão não pode agir de dois lados opostos ao mesmo tempo contra corpos que não têm nenhuma inclinação para se aproximar resulta impossível compreender aquilo que acabei de afirmar sobre duas pessoas que vêem os olhos uma da outra bem como a maneira pela qual duas tochas podem iluminar uma à outra Huygens Traité de la Lumière p 67 20 apud F Jan Dijksterhuis Lenses andWaves Christiaan Huygens and the mathematical science of Optics in the Seventeenth century Dordrecht Kluwer 2004 pp 186187 Propagação da luz Crítica de Newton a Descartes A luz não pode ocorrer por pressão pois nesse caso enxergaríamos tão bem ou melhor à noite do que de dia Deveríamos ver uma luz brilhante acima de nós porque somos pressionados para baixo O Sol não poderia sofrer um eclipse completo A Lua e os planetas brilhariam como sóis Um homem andando ou correndo enxergaria à noite Ao se apagar um fogo ou uma vela nós olhando noutra direção deveríamos ver uma luz Todo o Leste brilharia durante o dia e o Oeste durante a noite em razão da torrente que carrega o nosso vórtice A interposição de um pequeno corpo não poderia impedir nos de ver Newton apud Cohen Westfall eds Newton Textos antecedentes comentários pp 2829 Propagação da luz Hobbes A No Breve tratado sobre os primeiros princípios de autoria discutida mas atribuído a Hobbes Concepção de luz via emissão contínua de species substanciais corpúsculos materiais que possuem movimento local Transmissão não instantânea tempo de propagação finito Hobbes B A partir de 1636 especialmente após ler a Dióptrica de Descartes em 1637 havendo fontes textuais dos anos 1640 Discordando do corpuscularismo de Descartes presente na Dióptrica Hobbes adota uma concepção de luz que tende à visão ondulatória A luz é uma forma de movimento mas um movimento no meio não há translação ou transporte de corpos luminosos Hobbes também propõe um mecanismo para a interação entre as ondas que causam a visão e a iluminação do meio proveniente de uma fonte tal como o sol O tempo de propagação é finito Os raios de luz não são linhas geométricas sem espessura mas possuem espessura e têm a forma de estreitos paralelogramos Ao longo desses paralelogramos raios propagamse frentes de raios que são retilíneas não circulares e que são como que pulsos que avançam ao longo do raio Propagação da luz Hobbes B cont A explicação de Hobbes B para a refração que ocorre quando a luz passa de um meio para outro é do ponto de vista da construção geométrica similar à dos corpúsculos luminosos de Descartes na Dióptrica Porém aqui o que se propaga e se refrata são as frentes de raios e não corpúsculos Ao passar pela interface entre os dois meios a frente de propagação se atrasa mais de um lado do que do outro resultando numa mudança de direção do raio luminoso Hobbes faz uma analogia com um cone rolando sobre o seu vértice Propagação da luz Huygens Tratado sobre a Luz 1695 Concepção ondulatória da luz Luz é uma forma de movimento mas não consiste em transporte de matéria corpos Conceito de onda e de frente de onda Descrição matemática das ondas Huygens formula o princípio de que cada ponto de uma frente de onda esférica pode ser pensado como uma nova fonte de emissão para uma nova onda esférica e as frentes de onda são as curvas envoltórias dessas inúmeras frentes circulares menores Propagação da luz Refração Hobbes B Jan Prins Hobbes on light and vision in T Sorell ed The Cambridge Companion to Hobbes p 135136 Propagação da luz Refração Descartes e Huygens Esquerda Descartes Dióptrica Discursos I e II direita Huygens Tratado sobre a Luz Cad Hist Fil Ci Suplemento 41986 pp 33 35 Propagação da luz Autor Luz é um movimento Corpuscula rista Ondulato rista Outra natureza Hobbes pré 1636 de corpúsculos Hobbes pós 1636 do meio Descartes Le Monde transmissão de tendência ao mov Descartes Dióptrica Huygens Newton vibração no éter responsável pelos fits corpúsculos onda fits acessos Apêndice Estrutura do olho humano Ilustração Rhcastilhos e Jmarchn 2007 Wikipedia