HISTÓRIA DO COMPORTAMENTO ONDULATÓRIO DA LUZ NOS LIVROS DIDÁTICOS ENTRE OS ANOS DE 1900 A 1939.

## HISTÓRIA DO COMPORTAMENTO ONDULATÓRIO DA LUZ NOS LIVROS DIDÁTICOS ENTRE OS ANOS DE 1900 A 1939.

## Michele Silva Oliveira 1

1 Secretaria da Educação do Estado de São Paulo, oliveiras2mih@gmail.com

## Resumo

Ao estudar a história da óptica, várias discussões referentes à natureza da luz são encontradas. Nos últimos séculos, cientistas renomados tentaram com dedicação explicar fenômenos de alteração de cores, padrões de interferências e de dispersão da luz, destes estudos surgiram teorias de caráter corpuscular, sendo estas as mais aceitas pela comunidade científica entre os séculos XVII e XVIII devido à influência do método científico e da obra Óptica de Newton (1643-1727). O estudo de caráter ondulatório, inicialmente analisado como um comportamento vibratório da luz através do meio éter luminífero recebeu grandes críticas, porém não deixou de ter defensores como, por exemplo, Huygens (16291695) e Euler (1707-1783). Com os avanços dos estudos da natureza da luz, no século XIX fortaleceu-se a teoria que trata de seu comportamento ondulatório pela contribuição dos trabalhos de Young (1773-1829) e posteriormente pela matematização de Fresnel (17881827). No presente trabalho propõe-se verificar e discutir como eram apresentados os temas de comportamento ondulatório da luz nos livros didáticos no início do século XX no Brasil, entre os anos de 1900 a 1939. A análise baseou-se no tradicional e renomado currículo do Colégio Pedro II e na contribuição dos trabalhos científicos de Michelson e Morley no final do século XIX, que se debruçam na identificação do éter e de Einstein acerca do Efeito Fotoelétrico no início do século XX.

Palavras-chave : Livro Didático de Física, História da Óptica, Óptica Ondulatória.

## Introdução

Na história da óptica houve diversas explicações referentes à natureza da luz. Após o século XVII discussões desta natureza foram retomadas, por meio da análise de situações nas quais a luz não se comportava como corpúsculo, mas como onda, com características semelhantes as das já conhecidas ondas sonoras, em sua fundamentação teórica utilizava-se o princípio de que a luz se propagava pelo meio éter luminífero. O século XIX foi importante para aqueles que defendiam a posição deste comportamento ondulatório, devido à influência de Arago (1786 e 1853) e Young, porém a credibilidade do éter aos poucos entrava em decadência, pois não havia evidências comprovadas por meio experimental (Martins, 2006b; Pietrocola,1993b). Como menciona Pumfrey (1991) 'A natureza não fornece evidências suficientemente simples, que permitam interpretações sem ambiguidades', ao longo da trajetória do estudo da natureza da luz isto ficou evidente diante de tantas questões sem respostas que surgiram ao longo do caminho. No fim do século XIX os irmãos Michelson e Morley realizaram experimentos a fim de verificar a existência do éter, mas descobriram, por fim, a constância da velocidade da luz e sua independência com relação a um meio de propagação, fato confirmado alguns anos depois por Einstein e seus trabalhos.

No início do século XX, o Brasil iniciava a primeira fase da República, havia um grande número de analfabetos e o ensino de nível superior era para poucos. A

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

23 a 27 de janeiro de 2017

escola organizava-se basicamente em escola primária abrangendo a faixa etária de 7 a 13 anos, escola secundária com faixa etária de 13 a 15 anos e superior sendo o Colégio Pedro II, fundado em 1838, como escola modelo institucional de ensino secundário para ingresso ao ensino superior (Ghiraldelli, 2008). Escolas e autores de livros didáticos respeitaram o seu programa de ensino e o seguiram como padrão por várias décadas.

Nas primeiras décadas do século XX, o Brasil sofreu várias reformas educacionais destinando o ensino primário e secundário, que antes era direcionado apenas para o ensino superior e também para o ensino profissionalizante. O resultado foi o surgimento das escolas Primárias, Normais, Complementares e Profissionais (Almeida Júnior,1980), organizando as classes sociais por meio de diferentes níveis de conhecimento. Não havia profissionais habilitados para lecionar estes cursos profissionalizantes ou professores habilitados nas áreas especificas para a expansão das escolas, havendo assim, necessidades de abrir cursos superiores de filosofia, ciências e letras dando origem a Universidade de São Paulo em 1934.

Nesse mesmo período, durante o início do século XX, o Brasil importava livros didáticos de Física da Alemanha, Inglaterra, França, Estados Unidos e principalmente de Portugal. Após a segunda guerra mundial, o número de livros importados dos Estados Unidos cresceu, estes foram traduzidos e adaptados aos programas de ensino contemporâneos ao período (Who, 2003). Sabemos que o livro didático é um dos instrumentos de maior influência e mediador dos saberes a serem transmitidos na educação escolar e veículo portador de sistema de valores, de ideologia e cultura (Bittencout,2008), neste momento de afirmação social pelo qual o Brasil República passava a importação e tradução de livros didáticos para diferentes fins se deu devido a falta de especialistas da área.

Analisando o período de transição pelo qual passava o Brasil e quais reformas educacionais e programas de ensino estavam à frente, foram averiguados livros entre os anos de 1900 a 1939, contendo assuntos relacionados à natureza da luz de caráter ondulatório, priorizando temas como difração e interferência da luz, devido a importante discussão científica do século XIX. Atualmente é muito comum haver nos livros didáticos de Física, no capítulo de Óptica, um subtítulo referente a Young e seu experimento da dupla fenda ao tratar sobre o comportamento ondulatório da luz. Neste trabalho investigaremos também a menção deste experimento tão importante na defesa do comportamento ondulatório da luz nos livros didáticos.

Portanto, buscaremos responder o seguinte questionamento: como o comportamento ondulatório da luz era abordado nos livros didáticos no início do século XX no Brasil?

## Desenvolvimento da Pesquisa

A pesquisa histórica dos livros didáticos é dificultada devido à falta de espaço destinado para sua manutenção e armazenamento. No Brasil essa é uma área de pesquisa relativamente nova e de crescente número de trabalhos acadêmicos nos últimos 30 anos (Choppin,2004; Hosoume at al, 2011). Por ser um tema recente não há pesquisas que abrangem o estudo de todas as publicações dos livros didáticos, artigos e textos, restringindo-se a fragmentos de análises de determinados temas e capítulos.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Esta pesquisa se baseia no posicionamento de Choppin (2004), que destaca o livro didático como um documento histórico e por isso foram analisados os conteúdos que nos interessavam, baseando-se na questão norteadora. Todos os livros didáticos consultados estão no Banco de Livro Escolares Brasileiros - LIVRES - da Faculdade da Educação da USP, que conta com acervo de livros didáticos entre 1810 a 2007.

## Critério de seleção dos livros didáticos

Em seu texto sobre análise e seleção de livro didático, Beatriz Alvarenga (1991) levanta alguns 'por quês' sobre a importância de selecioná-los para determinado tipo de aluno. O professor ao analisar o livro didático deve verificar se este, além de não conter erros, se adapta à proposta do curso planejado, mantendo um olhar crítico e contribuindo para melhoria das futuras publicações. Seguindo esta orientação e para ter clara a proposta da pesquisa, foi consultado o programa de ensino do Colégio Pedro II (Vechia e Lorenz, 1998) confrontando os conteúdos do período com o objetivo a ser encontrado nos livros didáticos, os temas se encontram na tabela 1. Durante a pesquisa foram selecionados livros dos anos finais do ensino secundário e após a reforma da década de 30, anos finais do ensino ginasial.

Tabela 01: programa de ensino

Apenas seis livros do período proposto para pesquisa se enquadraram nas análises dos temas, estes representados na tabela 2 que indica sua possível localização na biblioteca de livro didático da FEUSP . 1

Tabela 02: Livros Didáticos

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

## Amostra e analise dos livros didáticos

O livro de Nerval de Gouveia (1902) é uma tradução de um livro didático francês, o conteúdo de Óptica inicia-se com uma pequena introdução ao tema informando que as luzes são resultado de pequenas vibrações em um meio extremamente rarefeito chamado éter, ele explica que sua origem deve-se a um fluido conhecido como calórico e que havia vários outros fluidos para explicar os diversos fenômenos físicos. Cientistas pensavam que havia algo entre os fenômenos, sendo que Fresnel propôs a equação de propagação da luz no éter, mas não cita seu trabalho com Arago e sequer menciona Young. Após esta introdução, o autor segue o restante do capítulo explanando sobre óptica geométrica, propagação da luz e formação de imagens e no último subtema deste capítulo menciona-se sobre a polarização luz, investigando a situação apresentada pela análise geométrica da refração, sem mencionar a influência do comportamento ondulatório da luz referida na introdução do capítulo. Destaco abaixo a definição de polarização do autor:

'A luz propagando-se atravez de estructuras orthoretículares produz um feixe refractado cylíndrico, isto é, recebido o feixe emergente a diferentes distancias da placa, a imagem apresenta sempre dimensões iguaes, dada uma orientação do plano receptor.' p.274

Figura 01: polarização, p.277

<!-- image -->

O livro de J. Langlebert (1904) respeita praticamente o programa de ensino proposto na época, ele relata no prefácio que seu livro tem o objetivo de dar sólidas noções do conteúdo e não há, por isso, aprofundamento matemático, sendo ele reduzido ao mínimo. Sobre o comportamento ondulatório da luz, o autor o menciona nos complementos da Physica os assuntos de difração e interferência, onde trabalha os temas de forma textual. Em seu texto complementar, o autor descreve sobre a

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

importância de Fresnel e Young para a confirmação da teoria ondulatória da luz, além disso, explica a reprodução da experiência de Young, que hoje é comum nos livros didáticos.

## Figura 02: Menção de Fresnel e Young, p.536

Figura 03: No texto sobre interferência, relato sobre a experiência de Young, p.538

O livro de F. X. Menezes de Oliveira (1912) possui caráter mais distinto dos outros livros didáticos analisados, utilizado e aprovado para a aplicação no ensino secundário pelo Conselho Superior de Instrução Pública do Distrito Federal. Nele a física foi tratada de maneira intuitiva, com experiências ligadas ao cotidiano, sem a presença de fórmulas matemáticas dos fenômenos apresentados. Referente ao conteúdo, o autor não discute o tema que se refere à interferência e polarização proposto no programa, na introdução da Óptica é explicado o comportamento corpuscular da luz pela análise geométrica. Outro detalhe interessante é a forma usada pelo autor para enfatizar os feitos de Newton, sem destacar a importância de outros estudiosos do período, como Hooke e Huygens, veja o seguinte trecho do autor ao iniciar a explicação sobre o disco de Newton:

'Newton não se contentou em decompôr a luz branca, tambem a recompôz, reunindo essas côres e formando com ellas novamente a luz primitiva. ' (p.190)

O autor define espectro solar como fenômeno causado pela decomposição da luz ao passar pelo prisma, sendo no geral, a deformação da luz e ao fim de seu capítulo traz um resumo bem simplificado sobre o conteúdo apresentado.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

O livro Physica (1927), escrito por uma reunião de professores, dedica um subtema às ondas luminosas, seus autores são francos ao dizer que esta teoria surgiu ao longo dos séculos e mencionam que algumas teorias falharam ao explicar o comportamento da luz, citando a hipótese do meio vibratório na qual ela era transportada (o éter) e a participação de Fresnel para o fortalecimento desta teoria ondulatória. Young possui um trecho especial com explicação detalhada de seu experimento, porém não creio que o autor tenha tomado o cuidado ao descrever o experimento, pois a dimensão dos furos no papelão é importante para a construção do padrão de interferência da luz. Os textos têm caráter informativo, sem processos matemáticos.

Figura 03: Experiência de Young, com detalhes para reprodução. p.399

<!-- image -->

O livro do Antônio de Pádua Dias (1933) discute o comportamento ondulatório da luz pelo tema de interferência e difração, utilizando como justificativa a vibração do meio éter, tendo o mesmo argumento do primeiro livro didático analisado, outra característica importante é a forma da escrita, bem distintas dos outros livros pesquisados.

'Si a luz propaga-se pela vibrações do ether, sob a forma de ondulações, como temos admittido, comprehende-se que a combinação de duas ondas que seguem o mesmo percurso, pode produzir a annullação ou o reforço do movimento, conforme essas ondas se subtrahem ou se addcionam. No 1° caso, as duas ondas luminosas interferem e se annullam, e, no....' p.259.

O último livro analisado foi o Física de Oscar Bergström Lourenço (1939), em seu livro não há um subtítulo específico que trate sobre difração e interferência, mas ele trata o comportamento da luz visível como uma radiação de luzes de diferentes frequências, esta discussão é feita em dispersão da luz em um prisma. Já

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

o fenômeno da interferência foi discutido dentro do tema da polarização e ao fazê-lo citou os feios de Arago e Fresnel ao estudar a interferência, porém ao explicar o fenômeno ondulatório utiliza como recurso o éter.

'A luz natura é pois um movimento vibratório transversal do éter e o plano, em que a vibração se verifica, muda constantemente de direção ao redor do raio de propagação' p.152

Os livros verificados não continham exercícios ao fim de seus capítulos pois, no período estudado não havia interesse em preparar os alunos para exames vestibulares, isto reflete também na profundidade da discussão do tema, no desenvolvimento do raciocínio matemático e também o tipo de escola secundária a ser inserido, o que explica a diferença de abordagem entre eles.

Referente ao objetivo da pesquisa em verificar como estes livros abordavam o comportamento ondulatório da luz, o tema foi apresentado de forma quase unânime como um complemento ao assunto, bem posterior ao da Óptica geométrica e suas aplicações. Cada autor manteve uma postura ao discutir os temas principais propostos referentes à interferência e difração, algumas hipóteses ou certezas referentes ao éter luminífero retornaram nas explicações para o comportamento do fenômeno da luz, assim os livros de 1902, 1927, 1933 e 1939 surgiram com este argumento. No caso do autor Oscar Lourenço (1939), além de declarar que a luz visível é uma radiação, ele ainda afirma ela que utiliza um recurso (meio) para se propagar, outro detalhe também em destaque são os feitos de Arago e Fresnel que trabalharam no mesmo período que Young e que surgiram com maior frequência do que o próprio nos livros analisados, algo que não ocorre nos livros didáticos atuais, onde se destaca o experimento de dupla fenda de Young e quase nada se fala de Arago e Fresnel.

## Considerações finais

Comparando o observado com o texto escrito por Who (2003), os livros analisados priorizavam a descrição dos fenômenos e o detalhamento de alguns produtos tecnológicos, ou seja, os livros possuíam caráter qualitativo como é possível notar no programa de ensino do Colégio Pedro II, os temas abordados e suas respectivas ordens não variam muito de uma década para outra, e pouco variam na teorização do comportamento ondulatório da natureza da luz em relação ao uso do éter luminífero, como Who cita:

- 'A Física está apresentada com ênfase no seu objeto, método e aplicações: é valorizado o carácter objetivo em detrimento do subjetivo, pois o sujeito elaborador do saber físico quase sempre não está considerado pelos autores. ' (2003).
- O éter teve grande influência na discussão da natureza ondulatória da luz durante o século XIX, devido o experimento de Michelson-Morley no qual se determinou a velocidade da luz e também devido a influência de Einstein no início do século seguinte, com estes acontecimentos a justificativa para o éter caiu em desuso praticamente após 1905 e nos livros analisados o éter como argumento surgiu fortemente nos livros didáticos após 1927.

Referente ao curso de Óptica fica a impressão que mesmo com o teor tecnológico que o período tentava implantar aos seus alunos, ele apresentava uma Física do século XVII, trazendo no texto complementar as ações dos outros cientistas que contribuíram com a teoria ondulatória.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Como continuidade deste trabalho deve-se verificar os livros das décadas seguintes e observar a transição do conteúdo da teoria ondulatória da luz que se sucedeu, além de compreender a importância que os primeiros autores deram ao espaço da experiência de Young e o não relato de outras influências do período.

## Referências

ALMEIDA JÚNIOR, João Batista de. A evolução do ensino de física no Brasil -2a. parte. Revista de Ensino de Física, São Paulo, v. 2, n. 1, p. 55-73, 1980

BITTENCOURT, Circe Maria Fernandes. Livro didático e saber escolar (18101910). Belo Horizonte: Autentica Editora, 2008

CHOPPIN, Alain. História dos livros e das edições didáticas: sobre o estado da arte. Educação e pesquisa, São Paulo, v.30, n.3 p.549-566, set/dez.2004.

DIAS, A. de Pádua. Curso elementar de Physica . 3.ed. São Paulo, SP: Salles Oliveira Rocha &amp; Cia, 1933. 480p. (Humanidades).

GHIRALDELLI JR, Paulo. História da educação brasileira. São Paulo: Cortez, 2008.

GOUVEIA, Nerval de; NUNES, José de Castro. Lições de Physica. Livraria Francisco Alves &amp; CIA, 1902. 446p.

HOSOUME, Yassuko; MARTINS, Maria Inês; RIBEIRO, Renata Alves; LEITE, Cristina. Um panorama das pesquisas em livros didáticos de física a partir dos resumos de teses e dissertações. In: XIII EPEF, 2011, Foz do Iguaçú. Anais do XIII EPEF, 2011

LANGLEBERT, J; COSTA, Carlos. Physica . 58.ed. Livraria Garnier, 1904. 554p.

LOURENÇO, Oscar Bergström. Física: tratado elementar de física experimental para a quinta série dos ginásios. 3.ed. Biblioteca Pedagógica Brasileira, 1939, 454p.

MARTINS, Roberto de Andrade. 'Do éter ao vácuo e de volta ao éter'. Scientific American - Os Grandes Erros da Ciência, Especial História vol. 6, p. 92-98, 2006

MENEZES, F.X. Oliveira de. Noções de Physica elementar: compendio para uso das escolas. 3.ed. Livraria Francisco Alves &amp; CIA, 1912. 272p.

PIETROCOLA, Maurício. Fresnel e o arrastamento parcial do éter: a influência do movimento da Terra sobre a propagação da luz. Caderno Catarinense de Ensino de Física. 10 (2): 157-172, 1993.

PUMFREY, Stephen. History of Science in the National Science Curriculum: a critical review of resources and their aims. British Journal of History of Science, v. 24, p. 61 -78. 1991.

REUNIÃO DE PROFESSORES. Physica: programma gynasial completo: curso secundário. Livraria Francisco Alves &amp; CIA, 1927. 633p.

WUO, Wagner. O ensino de Física na perspectiva do livro didático . In: OLIVEIRA, Marcus Aurélio T.; RANZI, Serlei Maria F. (Org.). História das disciplinas escolares no Brasil: contribuições para o debate. Bragança Paulista: EDUSF, 2003. p.299-338.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_