Nos meios homogêneos, transparentes e isotrópicos a luz se propaga em linha reta.

Princípio da Propagação Retilínea

Observando o comportamento da luz, é possível chegar a alguns princípios para o seu comportamento:

O princípio da independência
nos diz que quando os raios de luz se cruzam, cada um deles segue seu trajeto como se os outros não existissem.
O princípio da reversibilidade
diz que o caminho seguido por um raio de luz não se modifica se o sentido de propagação for invertido.
O princípio de Fermat
nos diz que a trajetória da luz, ao viajar de um ponto para outro, é tal que o tempo do percurso é mínimo. Isto vale para meios homogêneos, neste caso o tempo para percorrer a trajetória é mínimo e o comprimento dos raios também. No caso da luz atravessar sucessivamente muitos meios diferentes, sua trajetória, em cada meio, será retilínea, de maneira que o caminho percorrido seja o de menor duração.

Consequências da Propagação Retilínea da Luz

Ângulo visual (diâmetro aparente)
É o ângulo sob o qual o observador enxerga um objeto. Ele depende das dimensões do objeto e de sua distância em relação ao globo ocular do observador.
Limite de acuidade visual
É o menor ângulo visual necessário para que um observador distinga pontos de um objeto. Aproximadamente, este valor corresponde a \(0,0003\ rad\) ou um minuto \((1’)\) .
Câmera escura de orifício
É uma caixa com paredes opacas e que possui um pequeno orifício em uma de suas faces. A utilização desse dispositivo pode servir, entre outras coisas, para determinar a distância de uma fonte à caixa, veja ilustração abaixo.
Ilustração de uma caixa escura. Em 1) temos um objeto (homem), de onde raios de luz partem e passam por um orifício na posição 2), formando uma imagem na posição 3).

Eclipses

Eclipse da lua
Quando a Terra se interpõe entre o Sol e a Lua impedindo a visão de seu satélite, dizemos que ocorre eclipse da lua. O eclipse pode ser total ou parcial.
Na figura, \(a)\) é a penumbra e \(b)\) a sombra gerada pela Terra.
Eclipse do sol
Quando a lua se interpõe entre o Sol e a Terra, impedindo total ou parcialmente que os raios solares atinjam determinadas regiões da superfície da Terra, dizemos que ocorre eclipse do sol. O eclipse pode ser total, parcial ou anular.
Na figura, \(a)\) é a penumbra e \(b)\) a sombra gerada pela Lua.
Eclipse anular
Quando o cone de sombra da lua não chega a tingir a Terra, ocorre o chamado eclipse anular. Este eclipse é visto por um observador que, situado no cone de penumbra da Lua, enxerga o Sol sob forma de uma anel luminoso.

A lua

Fases da lua
Devido à formação da sombra própria da lua, tornando visível apenas parte de sua superfície, é que podemos distinguir o que chamamos de fases da lua. A cada 27,3 dias ela completa um ciclo formado pela seguinte sequência de fases: lua nova, quarto crescente, cheia e quarto minguante.
Ilustração das fases da lua. As fases são: \(a)\) quarto minguante, \(b)\) lua cheia, \(c)\) quarto crescente e \(d)\) lua nova. Cada fase dura por volta de 7 dias.