A EVOLUÇÃO DOS CONCEITOS DA ÓPTICA DESDE A ANTIGUIDADE ATÉ A IDADE MEDIA

## A EVOLUÇÃO DOS CONCEITOS DA ÓPTICA DESDE A ANTIGUIDADE ATÉ A IDADE MEDIA

## Alessandro Vale 1 , Pedro Paulo Silva 2

- 1 Instituto Federal do Pará - IFPA Campus Belém / Discente do curso de Licenciatura em Física / e-mail: ppsilva06@yahoo.com.br
- 2 Instituto Federal do Pará - IFPA Campus Belém / Pesquisador na área de ensino de Física / Professor no Curso de Licenciatura em Física / e-mail: ppsilva06@yahoo.com.br

## Resumo

Este trabalho resultou de pesquisas realizada durante a disciplina história da física e foi desenvolvida através de uma parceria entre o docente e os discentes do curso de Licenciatura em Física do IFPA - Campus Belém. Teve como objetivo primário investigar as possíveis ligações entre os processos de construção do conhecimento e a evolução dos conceitos da óptica. Para isso considerou-se o intervalo de tempo que se inicia na Antiguidade e vai até o final da Idade Média. Ao longo do artigo buscou-se identificar pontos de convergências e de divergências entre a trajetória seguida pela ciência na construção das ideias que formaram a base da óptica e a forma como tais ideias evoluíram a partir das contribuições de diferentes culturas e civilizações. A abordagem foi feita tomando como ponto de partida os estudos realizados pelos pensadores gregos, passando em seguida pelos povos árabes, chineses e os cientistas medievais. Buscamos interpretar as formas como o conhecimento foi construído ao longo do período histórico de apogeu dessas civilizações e de que forma influenciou em áreas específicas da Física, além de avaliar se foram importantes para entender e explorar o universo e a natureza da luz. Por fim, procuramos compreender o papel que representou o estudo e as pesquisas sobre a natureza da luz e a forma como impulsionaram os avanços da ciência e da óptica, principalmente no sentido de pavimentar os caminhos do saber e do desenvolvimento científico nas eras posteriores.

Palavras-chave : História da física, natureza da luz, Óptica.

## A CONSTRUÇÃO DA ÓPTICA NA ANTIGUIDADE

O começo dos estudos sistemáticos sobre a ótica não tem uma data nem um rigor oficial, porém, de acordo com Rosa (2012), se iniciou por volta do século II a.C. com o livro ' O tratado da Óptica ' atribuído a Euclides. entretanto, mesmo antes disso os gregos já buscavam uma explicação para os fenômenos luminosos e a partir daí, surgiram as primeiras ideias a respeito da natureza da luz, embora de maneira incipiente e com poucas comprovações empíricas. Essas concepções iniciais surgiram a partir de reflexões filosóficas e com embasamento mitológico e até mesmo folclórico, mas que, com o passar do tempo, foram lentamente e aos poucos sendo superadas. Desse modo, conforme o estudo da natureza e os avanços da matemática evoluíram os conceitos sobre a luz foram se consolidando e tornaram-se ideias mais sólidas e fundamentais.

Muitas das ideias desenvolvidas pelos gregos para explicar a natureza e o comportamento da luz foram influenciadas nas concepções mitológica de Homero, que, segundo Rosa (2012) acreditava ser a luz composta de raios de fogo que saíam dos olhos e ao se encontrar com os raios externos davam então o sentido da visão a qualquer ser que fosse dotado de tal capacidade. Vejamos então a seguinte afirmativa:

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

A concepção homérica, especulativa e mitológica, influenciaria a evolução futura do conceito grego da luz, vinculando-a à visão. Para Homero, 'os olhos dos seres vivos lançam raios de fogo sutil e a visão ocorre pelo encontro desse jato de fogo interior com a luz exterior', e 'tudo que tem raio de luz no Universo é dotado da faculdade de ver, principalmente o Sol'. Essa representação popular e literária da visão seria adotada pelos filósofos até Aristóteles, que daria um enfoque distinto. (ROSA, 2012, p. 174).

Em um contexto mais amplo, os gregos entendiam a luz a partir de duas perspectivas: a da sua recepção ou visão e da sua emissão. Segundo Neto (2013) eles acreditavam que os objetos emitiam cópias de si mesmos através da luz, as quais chamavam de eidola . Essa forma de pensar levou-os a considerar a ideia dos atomistas de que a luz era proveniente dos objetos e que, todos emitiam luz, e ainda, que esta chegava aos nossos olhos, tornando possível assim a sua visualização.

A primeira dessas alternativas foi proposta pela tradição do atomismo antigo, de Demócrito, Epicuro e Lucrécio, cuja doutrina postulou a existência de eidola , ou películas superfinas (superficiais) que são emitidas das superfícies dos corpos visíveis e que funcionam como réplicas disposicionais, como operadores visuais que tornam a visão possível ao realizar o requerido contato entre o órgão e a coisa que se vê. (NETO, 2013, p. 874-875)

Ainda dentro desse contexto, André et al. (2016) informam que Euclides no seu livro 'Tratado de Óptica ' descrevia a luz como raios que saíam dos olhos em direção aos objetos de modo a 'sentir' esses objetos. Em relação a esse ponto de vista sobre a natureza da luz Rosa (2012) explica que foi adotado pelos filósofos gregos Heráclito, Empédocles e Platão, os quais defendiam a hipótese de a constituição da luz ser feita por um fogo de uma espécie particularmente sutil. Para os dois primeiros essa luz é feita de feixes contínuos, mas para Platão a luz era composta por jatos sucessivos e rápidos de partículas de fogo, concepção que remetia à ideia de átomos proposta por Demócrito e Epicuro. Platão, portanto, foi o primeiro a aplicar a ideia dos átomos à sua definição de composição e natureza da luz.

Aristóteles, em seu livro ' De Anima ' (da alma), se contrapunha à teoria corpuscular com sua teoria dinâmica, em que dizia que os raios visuais saíam dos olhos em linha reta, com velocidade instantânea e alcance infinito e que, ao tocar em objetos, forneciam a visão deles, conforme a seguinte afirmação:

Diferentemente da doutrina platônica da visão, Aristóteles considera que o olho, que é o órgão próprio da visão, ao receber , ou assimilar, a 'forma sensível da cor', a qual lhe é transferida a partir da superfície dos corpos através de um meio iluminado, é completamente passivo na relação visual, isto é, o órgão próprio da visão deve sofrer uma ação que provém do exterior. E a ação dessas 'formas sensíveis' visuais deve engendrar - como efeito ou reação - algum tipo de alteração ou de mudança qualitativa no olho, alteração essa que define o próprio ato da visão. (NETO, 2013, p. 877)

Os estudos mais sistemáticos sobre a óptica só começaram a ser desenvolvidos posteriormente, no período de Alexandria, sobretudo devido às contribuições de Euclides e Ptolomeu. Rosa (2012) refere que os gregos foram os primeiros a classificar o estudo dos raios luminosos em óptica, quando se referem ao estudo da visão; catóptrica, quando englobam o estudo da reflexão e dos espelhos; dióptrica, quando se trata dos ângulos e desvios dos raios luminosos que sofrem refração e a cenografia ou perspectiva.

André et al. (2016) complementam que Euclides foi também o primeiro a propor que a luz viajava em linha reta e que descreveu a lei da reflexão, sendo que

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mais tarde, Heron de Alexandria resumiu esses dois princípios, os quais foram denominados por ele de leis de Euclides, em sua obra ' Catóptrica ', na qual demostrou geometricamente que um raio de luz segue o caminho mais curto quando refletido por um espelho plano.

Ptolomeu foi outro grande estudioso dos fenômenos luminosos, sobretudo no campo da dióptrica. Rosa (2012) garante que ele foi o primeiro a afirmar que as cores eram propriedades inerentes dos corpos e que além disso, também estudou a refração e sugeriu que o ângulo de refração era proporcional ao ângulo de incidência, descreveu ainda o fenômeno da refração atmosférica e propôs o enunciado das três leis da refração.

Outro fenômeno óptico que recebeu destaque foi a utilização de lentes e espelhos para produzir reflexão e refração dos raios de luz. Salvetti (2008) relata que as primeiras lentes conhecidas dos gregos datam de 300 a.C. e consistiam em esferas de vidro preenchidas com água, mas que na Grécia já se utilizavam os espelhos e as lentes de vidro para obter fogo. Há muitos relatos de que Arquimedes utilizava a luz refletida por espelhos de vidro para concentrar os raios solares em um único ponto e, com isso, incendiar os navios romanos que se aproximavam de Siracusa na ilha da Sicília. No entanto, grande parte dessas informações foram descritos com conotações de eventos míticos.

Em 212 a.C. a república romana invadiu Siracusa na Sicília. Conta a lenda (questionada por muitos historiadores) que Arquimedes (287 a 212 a.C.) projetou espelhos curvos (chamados 'ustódicos') com os quais os defensores de sua cidade natal, poderiam queimar, à distância, os navios romanos que sitiavam a região. Se pudermos usar espelhos curvos e a partir da luz do sol queimar a madeira, e se a luz não é uma coisa material, o que queima a madeira? (SALVETTI, 2008, p.20)

A lente mais antiga que se tem conhecimento até hoje é a lente Nimrud, também chamada de lente Layard, que segundo Costa et.al. (2024) foi encontrada pelo arqueólogo inglês Austen Layard, em 1850. Essa descoberta foi feita na cidade de 'Nimrud', em um terreno chamado Kalhu, ao sul do rio Tigre na região setentrional da Mesopotâmia, que historicamente pertenceu ao Império Assírio. Em Ceticismo.net (2024) encontramos uma descrição de que se trata de uma peça feita a partir de um cristal de rocha de uma variedade cristalina de quartzo com formato oval e polida nas bordas laterais.

Os relatos de Costa et.al. (2024) são reforçados em Ceticismo.net (2024) e informam que, em seu livro, o arqueólogo Layard revela que foram encontrados dois vasos com o nome de Sargão II Rei da Assíria, gravado neles, e próximo a eles estava a lente de Nimrud, a qual foi datada como pertencente ao período compreendido entre 750 e 710 a.C.. Outra informação é que se trata de uma lente plano-convexa com distância focal de 11 a 12 cm e que deve ter sido usada como uma lente de aumento já que a sua capacidade de ampliação é de aproximadamente três vezes. Layard observa ainda que ela concentra os raios do sol de forma muito imperfeita, o que sugere que sua utilidade pode ter sido a de auxiliar a aumentar o tamanho das coisas e ajudar a enxergar melhor.

Embora as evidências da existência do vidro remontem aos períodos de tempo pré-cristãos e haja registros históricos afirmando que no Egito, em 1500 a.C. já existia uma bem estabelecida indústria vidreira, Gomes (2020) afirma que: 'as origens do vidro em geral e da produção vidreira no Egipto em particular permanecem algo

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obscuras'. Porém, Lorenzetto (2019) acredita que os primeiros registros históricos sobre a existência de lentes rudimentares foram escritos na China, pelo filósofo Confúcio, em 500 a.C. e que estas lentes primitivas eram feitas de cristais com um polimento tosco e não eram óculos propriamente ditos, pois não tinham grau e serviam apenas como adorno. Os chineses acreditavam que as peças tinham várias propriedades medicinais, além de prolongar a vida das pessoas. Tinham força como amuleto, mas ainda eram de uso visual limitado.

No ocidente, mesmo durante o Império Romano, ainda não existiam óculos. Lorenzetto (2019) relata que o grande orador Marcus Tullius Cícero, senador de Roma, notabilizado como um grande escritor e eloquente orador escreveu uma carta a seu amigo Atticus onde narrava que ao longo do tempo a sua capacidade de visão havia diminuído a tal ponto que ele não era mais capaz de ler sem ajuda de escravos e deplorava o aborrecimento de precisar deles para fazer seus discursos em público. Ainda em Lorenzetto (2019) há o relato que o imperador Nero fazia uso de uma espécie de pedra verde transparente para assistir as lutas entre os gladiadores, pois acreditava que a luz vinda da pedra era capar de refrescar seus olhos.

O encontro de vidro nas ruínas de Pompéia confirmou que a fabricação de vidro já era bem estabelecida antes do ano 79 d.C., quando houve a grande erupção do Vesúvio. Porém, de acordo com Osorio (2024), os primeiros vidros fabricados com utilidade prática só foram feitos em Veneza, na Itália, por volta de 1286. Entretanto, em 1291 todas as oficinas vidreiras foram obrigadas a se transferir para a ilha de Murano, onde a fabricação do vidro foi aperfeiçoada para ser usado como lente de óculos, ficando famosas as lentes ali produzidas. Desde então, a aplicação de lentes ópticas para diversos fins científicos não parou. Mais tarde, já no século XVI, floresceu na Alemanha uma indústria de produção de lentes de cristal de vidro de muito boa qualidade, particularmente na cidade de Nuremberg, que se tornou-se um centro de alta reputação.

Apesar de Ptolomeu, no Egito, ter descoberto leis ópticas fundamentais sobre a refração da luz por volta do ano 150 da era cristã, após esse período, que se inicia no segundo século d.C. seguiu-se uma longa era de hibernação científica que se prolongou até meados do século X.

## A CONSTRUÇÃO DA ÓPTICA DURANTE A IDADE MÉDIA

Após o fim do período que chamamos de Idade Antiga seguiu-se um longo hiato nos avanços das ideias sobre a óptica e houve pouquíssimas descobertas significativas sobre o comportamento da luz ou sua composição. Nesse período os teóricos árabes islâmicos foram os principais responsáveis por apresentar estudos sobre os fenômenos ópticos. Em Fara (2014) encontramos relatos que durante os séculos X e XI a obra do filósofo, matemático e astrônomo árabe Ibn al-Haitham, que ficou conhecido na Europa como Al Hazen, se notabilizou a partir da apresentação do seu tratado de óptica ' Kitab-al-Manazir ' ( Opticae Thesaurus em latim), um livro que continha as teorias mais aperfeiçoadas a respeito da luz até aquele momento.

Com a tradução da obra de Al Hazen para o latim, por volta do século XIII, os monges começaram a desenvolver no interior dos mosteiros as "pedra de leitura", que em essência eram lentes de aumento plano convexa que utilizavam para a leitura. Essas lupas rústicas aumentavam o tamanho das letras, e eram compostas basicamente de cristal de quartzo hialino ou de pedras semipreciosas que tinham

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lapidação e polimento. As pedras mais apropriadas eram as de Berílio, por conta do seu brilho, beleza e grande transparência.

Imaginem a falta que fazia os óculos para os milhares de padres que passavam a vida lendo manuscritos em ambientes escuros, pouco iluminados por velas. Em 1.267 o monge franciscano Roger Bacon leva uma dessas pedra-de-leitura ao Papa Clemente IV e consegue demonstrar sua utilidade para aqueles que têm alguma dificuldade de visão. A fama das lentes começa a crescer. (LORENZETTO, 2019)

Ainda na perspectiva das contribuições dos árabes, Rosa (2012) reforça que Al Hazen foi o primeiro a estabelecer uma separação entre luz e visão e a retirar da óptica o aspecto subjetivo do que os olhos veem. Afirma também que ele refutou a lei da refração de Ptolomeu explicando que elas só valiam para pequenos ângulos, além disso, discutiu a refração atmosférica, explicou o aumento aparente do Sol e da Lua quando perto do horizonte e foi o primeiro a dar uma descrição precisa do funcionamento do olho humano. Al Hazen foi sem dúvida a figura mais importante na história da óptica e da luz desde a antiguidade até o século XVII, pois foram seus trabalhos que serviram de base para muitos estudiosos fazerem importantes constatações sobre a óptica durante no último período da Idade Média.

- O declínio do império bizantino iniciou em 1204, quando Constantinopla foi invadida e saqueada pelos cruzados, mais especificamente durante a quarta cruzada. Desde então, os bizantinos não conseguiram mais recuperar o brilho e a suntuosidade e, dois séculos depois, os turcos decretaram o seu fim definitivo. Todos esses eventos ajudaram a levar os conhecimentos de Al Hazen para o ocidente e, seus trabalhos sobre a óptica, especialmente nos séculos XIII e XIV fomentaram o renascimento científico europeu.

A partir do século XIII a Europa retoma o protagonismo do estudo da óptica 'a Escola de Oxford, com Robert Grosseteste à frente, iniciou a retomada dos estudos da Óptica' (ROSA, 2012, p. 362). Grosseteste era teólogo e bispo de Lincoln e defendia a importância do uso da geometria nos estudos da óptica, já que era através dela que se entendiam as retas, figuras e ângulos que definiriam o comportamento de qualquer fenômeno natural, chamava as investigações sobre a luz de primeira ciência e ainda as colocava como prioridade.

Tal como Euclides e os primeiros gregos, Grosseteste acreditava que a visão envolvia emanações do olho para o objeto e que as cores estavam relacionadas com a intensidade da luz. Suas observações e descobertas foram publicadas na obra ' De iride ', onde apresenta a definição de que o arco-íris seria feito a partir de sucessivas refrações em cortinas de água, embora não tenha considerado o efeito da luz sobre as gotas individuais. Sua contribuição foi primordial ao propor que a teoria deveria ser combinada com a observação experimental, lançando assim as bases do que é hoje conhecido como o método científico.

- O monge franciscano Roger Bacon, que foi discípulo e seguidor dos trabalhos de Grosseteste utilizou o seu método científico para realizar diversas experiências com lentes e espelhos. Em sua obra ' Opus Majus ' utilizou um método indutivo para afirmar que o arco-íris era formado por sucessivas imagens desvanecidas do sol em gotículas de água no ar, e que as cores eram um fenômeno subjetivo da visão, ainda nessa mesma obra afirmava que a velocidade da luz era finita e muito maior que a do som, e dava a melhor descrição, até então, da anatomia do globo ocular.

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Durante esse período comerciantes que negociavam especiarias enfrentavam viagens hostis ao extremo oriente e os que conseguiam retornar contavam que os chineses já faziam uso de óculos desde o início do primeiro milênio da era cristã. Camargo (2000) relata que por volta do ano 1275 o navegador Marco Polo narrou no livro sobre suas viagens ao oriente que o uso de óculos era comum na corte do imperador Mongol Kublai Khan. Em 1249, Grosseteste e Bacon realizaram uma série de experiências em ótica e inovaram ao talhar as lentes descritas por Al Hazen dando origem à invenção dos 'óculos'. Em 1267, Bacon conseguiu realizar outro grande feito ao demonstrar que pessoas com deficiência visual conseguiam ver melhor através das 'pedras de leitura'.

Entre os povos eslavos Rosa (2012) destaca o filósofo e matemático polonês Vitelo de Silésia autor do texto 'Perspectiva', que trata sobre a óptica e se tornou uma referência na área durante quatro séculos. Baseado nas obras de Ptolomeu e AlHazen fez uma importante abordagem sobre a refração e concluiu que o ângulo de refração não era proporcional ao ângulo de incidência. Ele foi capaz de constatar isso ao aperfeiçoar um aparelho de medição descrito por Al-Hazen , no entanto, não foi capaz de definir a lei de refração, mas, ainda assim, sua obra foi de fundamental importância nos estudos da refração.

Conforme conclui Júnior (2021) Robert Grosseteste, Roger Bacon e Vitelo de Silésia foram os últimos estudiosos a realizarem contribuições significativas no campo da óptica durante a idade média, foi graças ao trabalho desenvolvido por eles e ao renascimento e redescoberta da matemática grega, sobretudo a de Euclides, que foram possíveis novas descobertas sobre os fenômenos produzidos pela luz e abertas novas possibilidades de avanços nessa área da ciência durante a idade moderna.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

A observação do processo de construção e a consequente evolução dos conceitos da óptica nos leva a afirmar que este ramo da Física testemunhou grandes avanços desde a Antiguidade até o fim da Idade Média. Diversas civilizações contribuíram com observações, teorias e cálculos, não necessariamente precisos, que moldaram nossa compreensão sobre a natureza da luz. Desde os antigos povos da mesopotâmia como os assírios e babilônios, passando pelos egípcios, gregos, chineses e árabes até os pensadores medievais, cada uma dessas culturas deixou sua marca no desenvolvimento da ciência. Esses conhecimentos foram transmitidos e refinados através do tempo e das civilizações e contribuíram para o progresso científico subsequente. Os estudos sobre os raios de luz proporcionaram uma melhor compreensão do funcionamento dos olhos, das propriedades da luz e das leis da reflexão e refração.

Embora o arsenal matemático fosse insuficiente e algumas ideias equivocadas tenham prevalecido por um certo período, os estudos e experimentos realizados ao longo do tempo foram estabelecendo uma base sólida para as futuras descobertas científicas. Contribuições de nomes como Ptolomeu, Al-Hazen, Roger Bacon e Robert Grosseteste influenciaram significativamente a construção da óptica, na idade média e prepararam o terreno para o florescimento do conhecimento durante o renascimento científico na Europa e para além dele. Assim, a ciência desde a Antiguidade até a Idade Média desempenhou um papel fundamental na construção do conhecimento científico e no estabelecimento de princípios que ainda são relevantes nos estudos contemporâneos da óptica. O trabalho realizado por

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estudiosos durante esses períodos é um testemunho do desejo humano de explorar e compreender o mundo ao nosso redor, deixando um legado valioso para as gerações futuras.

No que se refere a ligação entre a óptica e o desenvolvimento de lentes podemos perceber que estes artefatos foram construídos com o intuito de ajudar o homem a enxergar melhor os objetos tornando suas dimensões aumentadas quando se encontravam mais distante. Dessa forma, abriram caminho para mais tarde se tornaram um poderoso aliado dos astrônomos, astrólogos e estudiosos que observavam os céus e faziam registros e medições no espaço celeste. Portanto, chegamos à constatação inequívoca de que existe uma estreita relação entre a óptica e a astronomia e que, mesmo sendo vistas de forma isolada e autônoma são de fato complementares e sempre andaram juntas no processo de construção do conhecimento científico.

## REFERÊNCIAS

- - ANDRÉ, R.; BERTOLAMI, O.; COELHO, L.; RIBEIRO A. Rita. Luz: História, Natureza e Aplicações . Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto. Volume 39, Fascículos 1 e 2, Cidade do Porto PT, 2016.
- - BERNARDO, L. M. Histórias da Luz e das Cores . Editora da Universidade do Porto, 2010.
- - CAMARGO, M. L. A história dos óculos . Tradução. Jornal da USP, São Paulo, p. 10-11, 2000. Disponível em: < >Acesso em: maio 2024.
- - CETICISMO.NET uma brilhante história sobre os óculos: simplesmente um cristal , p. 3, 2024. disponível em: <https://ceticismo.net/ciencia> acesso em: outubro/2024.
- - COSTA, G. E. D.; KIELEK, N. D.; ZANIN, E. M. DAS PEDRAS DA LEITURA AOS ÓCULOS: REGISTROS HISTÓRICOS . A lapidação do universo [recurso eletrônico]. p. 113-124, Erechim-RS, 2024.
- - GOMES, F. B. A produção do vidro no Egito do império novo à luz dos dados arqueológicos e analíticos . CADMO revista de história antiga, volume 29, p. 87 120, Lisboa, 2020.
- -JÚNIOR, J. B. S. A origem da realidade material sob a ótica metafísica de Robert Grosseteste . Logos & Culturas: Revista Acadêmica Multidisciplinar de Iniciação Científica. Fortaleza, v. 1, n. 2, 2021.
- - NETO, G. R. Euclides e a geometria do raio visual . Revista Scientle Studia. Volume 11, nº 4, p. 873-892, São Paulo, 2013.
- - LORENZETTO, M., S. Óculos, breve história do objeto que ajuda a enxergar . -Campo Grande, 2019. disponível em: <https://www.campograndenews.com.br> acesso em: outubro/2024.

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- -OSORIO, R. M. -História do vidro . P. 1, 2024, Disponível em: <https://www.academia.edu/35900699/Historia\_do\_Vidro>, Acesso em: julho/2024
- - ROSA, C. A. P. História da ciência: da antiguidade ao renascimento científico . 2ª edição, Brasília: FUNAG, 2012.
- - SALVETTI, A. R. A história da luz . Editora livraria da Física, 2ª ed. Revisada, São Paulo, 2008.

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