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Profª. Drª. Ana Claudia de Azevedo 
Propriedades Ópticas do 
Materiais 
Propriedades ópticas dizem respeito à resposta de um material à 
interação com radiação eletromagnética, especialmente com a luz 
visível. 
• A radiação eletromagnética, na perspectiva clássica (Maxwell), é 
vista como decorrente de campos elétricos e magnéticos 
oscilantes. 
• Luz, calor, raios X, ondas de rádio, raios gama, radiação 
infravermelha e radiação ultravioleta são variedades da radiação 
eletromagnética. Cada uma dessas variedades se distingue pela 
frequência de oscilação dos campos. 
• A luz visível se concentra numa pequena faixa do espectro 
eletromagnético, mais especificamente na que vai de 0,4 μm a 0,7 
μm. 
Radiação próxima ao limite inferior tem aparência violeta e 
radiação próxima ao limite maior tem aparência avermelhada. 
Propriedades Ópticas 
• Toda radiação eletromagnética tem, no vácuo, velocidade 
igual a: 
fλc 
Onde  [m ou Å ] é comprimento de onda e a frequência f 
[Hz] de um onda de radiação eletromagnética. 
Maxwell previu a velocidade das ondas no Vácuo a partir 
de constantes elétricas e magnéticas mensuráveis em 
laboratório. 
• Quando a luz interage com um sólido, uma parte da 
radiação é transmitida através do meio, uma parte é 
absorvida e uma parte é refletida na interface. 
• Se tivermos um feixe com intensidade I0 (em watts por 
metro quadrado) pode-se portanto escrever: 
sendo IT a intensidade transmitida, IA a intensidade absorvida 
e IR a intensidade refletida. 
Se dividirmos a equação acima por I0, obteremos a relação 
fundamental: T + A + R = 1 
onde T é a transmissividade, A é a absortividade e R é a 
refletividade. 
Tipos de Materiais 
• Materiais capazes de transmitir a luz com pouca 
absorção e reflexão são transparentes. 
• Materiais capazes de transmitir luz, mas de maneira 
difusa, dispersa no interior do material, são translúcidos. 
• Materiais opacos são impenetráveis à transmissão de luz 
visível. 
• Os metais volumosos são opacos ao longo do espectro 
visível. Isolantes elétricos podem ser transparentes e 
semicondutores podem ser transparentes ou opacos. 
 
De acordo com o 3o postulado de Bohr que permite calcular o 
comprimento de onda radiação emitida: 
h
EE
λ
c
f mn


Nomeclatura 
Energia elétrica 5,0x10
6 
[m]
Áudio-freqüência 5,0x104 a 5,0x105 [m]
Rádio-freqüência 200 a 500 [m]
FM, TV, VHF, UHF 0,5 a 5,0 [m]
Infra-vermelho 7000 a 107 [Å]
Vermelho 6500 a 7000 [Å]
Laranja 6000 a 6500 [Å]
Amarelo 5500 a 6000 [Å]
Verde 5000 a 5500 [Å]
Azul 4500 a 5000 [Å]
Violeta 4000 a 4500 [Å]
Ultra-violeta 40 a 4000 [Å]
Raios X 0,1 a 40 [Å]
Raios  10
-3
 a 0,1 [Å]
• Quando um elétron se encontra num 
estado excitado, ele tende a decair 
brevemente para seu estado 
fundamental, emitindo radiação 
eletromagnética no processo. 
Transições Eletrônicas 
• Uma vez que os níveis de energia de um átomo são discretizados, 
apenas alguns valores de ΔE são permitidos. Por exemplo, apenas 
fótons de determinadas frequências poderão ser absorvidos. 
Propriedades Ópticas dos Não-Metais 
 
• Devido à estrutura de bandas, materiais não-metálicos 
podem ser transparentes à luz visível. Portanto, é 
necessário lidar também com os fenômenos de transmissão 
e refração. 
REFRAÇÃO: A luz transmitida para o interior de materiais 
transparentes sofre um decréscimo de velocidade, e, como 
consequência, é “inclinada” desde a interface do material. 
Esse fenômeno é conhecido como refração. 
Refração 
O índice de refração n de um material é definido como 
sendo a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c), e a 
velocidade da luz no meio enfocado (v): 
A luz branca, seja ela proveniente do Sol ou 
de uma lâmpada incandescente, quando 
muda de um meio de propagação para outro, 
sofre refração, isto é, sofre mudança na 
velocidade de propagação. Essa mudança de 
meio de propagação faz com que a luz branca 
se decomponha em infinitos raios de luzes 
monocromáticas, conhecidas como as sete 
cores do arco-íris. Esse processo físico 
constitui, portanto, a decomposição da luz 
branca. 
Isso é ilustrado pelo conhecido fenômeno de decomposição da luz por 
um prisma, experimento concebido por Sir Isaac Newton. 
Refração 
No século XVII o matemático e astrônomo holandês Snell 
descobriu uma lei que possibilita calcular o ângulo de 
refração como também o índice de refração do meio. Em 
sua homenagem essa lei ficou conhecida com Lei de Snell, 
e ela pode ser escrita da seguinte forma: 
 
n1senθ1 = n2senθ2 
Reflexão 
Quando um material passa de um meio para outro que 
possui índice de refração distinto, uma parte da luz é 
dispersada na interface dos meios. Tem-se então uma 
refletividade R. 
Se a incidência da luz é normal 
à interface, então: 
onde n1 e n2 são os índices de refração dos dois meios. 
Reflexão 
• Quanto maior for o índice de refração do material, maior 
será sua refletividade. Para vidros de silicato típicos, R ≈ 
0,05. 
• Assim como o índice de refração, a refletividade depende 
do comprimento de onda da luz incidente. 
 
• As perdas por reflexão para lentes e outros instrumentos 
ópticos são minimizadas pela aplicação, sobre a superfície 
refletora, de camadas muito finas de revestimentos de 
materiais dielétricos, como o fluoreto de magnésio. 
Absorção 
• Materiais não metálicos podem ser opacos ou transparentes 
à luz visível. Caso forem transparentes, poderão ter um cor 
definida. 
• A radiação luminosa é absorvida nesses materiais por dois 
mecanismos fundamentais: polarização eletrônica e 
transições eletrônicas da banda de valência para a banda de 
condução. 
• A polarização eletrônica é importante apenas para 
frequências de luz na vizinhança da frequência de relaxação 
dos átomos. 
Absorção e Estrutura de Bandas 
Absorção e Estrutura de Bandas