Eletromagnetismo no Ensino Médio

 Introdução:

Uma das dificuldades dos alunos na compreensão da Óptica é o entendimento do funcionamento da visão. É muito importante que o aluno perceba que a luz é refletida no objeto e atinge seus olhos para que haja uma visão efetiva. A ideia desta caixa é verificar qual a percepção do aluno neste sentido. Para visualizar um determinado objeto refletido em um espelho, o aluno deverá optar em iluminar o objeto, o espelho ou seus próprios olhos. Essa opção dependerá de suas concepções acerca da visão. A princípio apresentaremos a caixa ao aluno com as luzes apagadas e, após explicarmos o que há dentro da mesma, perguntaremos o que ele verá ao olhar no orifício (mantendo as luzes apagadas). Nesta situação, poderemos confrontar a ideia de que podemos enxergar sem luz. Essa é uma concepção comum que advém da vivência. Nós nos acostumamos a enxergar em uma aparente escuridão total, achamos que nossos olhos aos poucos se acostumam com a ausência de luz, quando, na verdade, nossos olhos se acostumam com a pouca luz do ambiente, mas jamais com a ausência total (situação rara em nosso dia a dia). Num segundo momento questionamos o aluno sobre qual luz ele precisa acender para enxergar o objeto. O aluno poderá pensar que seu olho é ativo na visão e que, portanto, ele necessita de luz, mas essa luz não precisa vir necessariamente do objeto). Ele também poderá pensar que basta que o ambiente esteja iluminado para que ele enxergue. Nestes dois casos ele pode optar pela luz que ilumina os olhos. Outra opção é a luz que ilumina o espelho. Neste caso, o aluno continuará não visualizando o boneco. O boneco só será visível se ele for iluminado diretamente. Esta terceira situação poderá confrontar diversas falsas concepções do aluno, mas não garante a eliminação de todas. Ele sempre poderá adaptar sua concepção ao que ocorre no experimento, mas mesmo essa adaptação já fará com que ele reflita sobre suas concepções e já colocará em xeque seus paradigmas, propiciando uma modificação que, de outra forma, seria muito difícil de ser obtida.

Objetivos: Esta caixa pode ser utilizada no início do curso de óptica ou após o estudo dos espelhos planos. A caixa possui um orifício frontal e dentro da mesma há um espelho, um boneco e três lâmpadas. Uma lâmpada ilumina o orifício, a segunda ilumina o espelho e a terceira ilumina o boneco. O reflexo do boneco pode ser visto pelo orifício. A questão é: qual lâmpada deve ser acesa para que eu enxergue o boneco? Assim sendo, o objetivo principal desta caixa é a verificação do entendimento de que é necessário que a luz atinja o objeto, seja refletida por ele e atinja nossos olhos. No caso desta caixa, a luz deve atingir o espelho antes de chegar aos olhos.

Montagem da caixa: Para montar a caixa eu utilizei uma caixa de correio Tipo 2 (270 mm X 180 mm X 90mm) que pode ser comprada em qualquer agência dos correios. Eu pintei o interior da caixa com tinta preta fosca para diminuir a reflexão da luz. Posicionei o espelho no centro de uma das faces internas e o orifício e o boneco na outra face.

O orifício e o boneco devem ser simétricos em relação ao eixo normal ao espelho para que o reflexo do boneco seja visível através do orifício. Antes de colar o boneco, é importante observar seu reflexo pelo orifício (com a caixa aberta mesmo) para garantir o posicionamento correto.

Para evitar que cada uma das lâmpadas iluminasse a caixa toda, eu utilizei uns canudos feitos com cartolina preta (no esquema chamei esses canudos de canhões de luz). Direcionei a luz da lâmpada para a direção desejada. Novamente, há necessidade de observação antes das colagens, para evitar que esses canudos ou seus reflexos sejam observáveis pelo orifício ou que interfiram na imagem do boneco, ficando na frente dele.
Utilizei lâmpadas de lanterna (2,5 V) e suportes para uma pilha. É importante que o suporte fiquem acessíveis para eventuais trocas de pilha. Eu optei pela colocação do suporte dentro da caixa, para evitar que os alunos desviem suas atenções do objetivo central da caixa (a óptica da visão).
Abaixo temos um esquema do posicionamento dos elementos dentro da caixa.

O próximo esquema apresenta os elementos na tampa da caixa. O canhão de luz apresentado na figura fica apontado para o espelho quando a tampa é fechada.

Esta última figura representa a caixa com a tampa aberta. O objetivo é uma melhor visualização da mesma. A foto mostra uma situação semelhante. A única diferença é que na foto a tampa está abaixada, mas ainda assim é possível ver o aparato com o canhão de luz voltado para cima.