A invisibilidade produzida por um envelope transparente imerso em água

10 de julho, 2023 às 20:17 | Postado em Óptica geométrica

Professor

No vídeo ATIVIDADE PARA AS CRIANÇAS – MÃOS LIMPAS – EXPERIMENTO …   se verifica que as imagens em uma folha de papel dentro de um envelope de plástico transparente ficam invisíveis quando o envelope é colocado na água. Qual é a explicação para tal invisibilidade?

Agradeço antecipadamente a explicação.

A figura 1 apresenta dois quadros do vídeo ATIVIDADE PARA AS CRIANÇAS – MÃOS LIMPAS – EXPERIMENTO … que exibem o envelope de plástico transparente, contendo imagens coloridas em papel,  no ar e depois imerso em água.  A imersão em água produz a invisibilidade do conteúdo do envelope mas deixa visível o desenho das mãos na parte externa do plástico.

Para esclarecer a razão da invisibilidade foi utilizado (figura 2) um envelope de plástico contendo uma cartela com seis etiquetas coloridas e mais uma etiqueta vermelha colada à face interna do envelope.

O envelope foi submerso em água em uma cuba e na figura 3 são apresentadas duas fotos. As duas fotos foram tomadas em posições diferentes da câmera fotográfica em relação ao envelope.

Na figura 3 a foto da esquerda foi tomada segundo um ângulo menor com a normal ao plano da cartela do que a foto da direita. Portanto, dependendo da posição da câmera (ou dos olhos do observador) a invisibilidade da cartela com as etiquetas coloridas ocorre ou não ocorre.

EXPLICAÇÃO DO EFEITO DE INVISIBILIDADE

É importante notar que no interior do envelope plástico transparente, entre a cartela com etiquetas coloridas  e a face interna do envelope, existe ar. Para se observar ou se fotografar a cartela luz provinda do ambiente externo deve atravessar a camada de plástico, ser refletida pela cartela, atravessar novamente a camada de plástico, saindo finalmente na direção dos olhos do observador ou da câmera fotográfica.

A luz externa ao atravessar a face interna da camada de plástico está transitando do plástico para o ar, isto é, de um meio de com índice de refração maior (plástico) para um meio com índice de refração menor (ar). Nesta superfície de separação do plástico com ao ar interno ao envelope pode acontecer uma reflexão interna total de tal forma que a luz volte para fora sem iluminar a cartela.

Se a câmera fotográfica  ou o observador estiver posicionado de tal forma que a ele chegue a luz que sofreu reflexão interna total, ele não enxergará a cartela, percebendo um espelhamento como o que se observa na foto da direita da figura 2. A razão para colar na face interna do plástico a etiqueta vermelha é demonstrar que eliminando o ar entre a etiqueta e o plástico não ocorre a reflexão interna total, ficando visível a etiqueta enquanto o restante não se vê. Ou seja, o interessante efeito de invisibilidade depende de existir ar dentro do envelope de plástico.

Se dentro da cuba com água houver moedas como se vê na figura 4, as moedas apresentarão imagens devido a reflexão da luz no envelope.

Finalmente é importante notar que o que se vê no envelope de plástico, quando ocorre a invisibilidade do conteúdo interno, é o interior da cuba. Isto está evidente pela existência das imagens das moedas na figura 4.

“Docendo discimus.” (Sêneca)