A Refração da Luz - Leis de Refração

Observa-se que cada cor que compõe a luz “branca” solar, ao propagar-se num meio, que não o vácuo, o faz com velocidade diferente, cuja intensidade é menor que no vácuo (300 000 km/s).

Assim, pode-se definir refração da luz como o fenômeno que consiste na passagem da luz de um meio para outro, com mudança de velocidade.

Índice de Refração

Índice de Refração Absoluto

Também conhecido como índice de refringência, é uma relação entre a velocidade de propagação de um raio de luz monocromática no vácuo e a velocidade de propagação desse raio num outro meio material qualquer.

n = índice de refração absoluto do meio
c = velocidade da luz no vácuo
v = velocidade da luz no meio

Observações

1. O índice de refração absoluto é sempre maior ou igual a 1 ( n 1)

2. No vácuo n = 1

3. No ar n 1

4. Quanto menor for v maior será n, e vice-versa.

Índice de Refração Relativo

Seja nA o índice de refração absoluto do meio A e nB o índice de refração absoluto do meio B.

A relação entre nA e nB é chamada de índice de refração relativo do meio A em relação ao meio B (nA, B ).

Como consequência dessa definição, temos:

1.

2.

ESTUDO GEOMÉTRICO DA REFRAÇÃO

Elementos geométricos

Consideremos um raio de luz monocromática atravessando um dioptro (superfície de separação entre dois meios), indo do meio A para o meio B.

O raio incidente (contido no meio A) determina um plano chamado de plano de incidência. O raio refratado (contido no meio B) também determina um plano. Observa-se experimentalmente que este plano coincide com o plano de incidência.

Esses elementos, e outros mais, estão representados na figura abaixo.

RI: raio incidente
RR: raio refratado
i: ângulo de incidência
r: ângulo de refração
N: reta normal (perpendicular ao plano tangente no ponto de incidência).

Leis da Refração

1. O raio incidente, o raio refratado e a reta normal são coplanares (plano de incidência).

2. Lei de Snell

 

nA . sen a = nB . sen b

Consequências das Leis

1. Essas leis independem do sentido de propagação da luz .

2. Se a incidência for normal ( = 00), o raio de luz sofrerá refração, mas não sofrerá desvio ( = 0).

3. Ao passar de um meio menos refringente para um meio mais refringente, o raio de luz sofrerá desvio, aproximando-se da normal.

4. Ao passar de um meio mais refringente para um meio menos refringente, o raio de luz sofrerá desvio, afastando-se da normal.

5.

Reflexão Total e Ângulo Limite

Na figura abaixo 

  

Observando-se a situação descrita na figura acima, concluímos que três raios sofreram refração, sendo um deles rasante, e um sofreu reflexão.

Verifica-se também que:

1. refração

2. refração rasante (situação limite)

3. reflexão (reflexão total)

Observações

a)  Na verdade, quando um raio de luz, propagando-se num meio, atinge um dioptro sofrendo refração, ocorre também reflexão.

  

Contudo, se a propagação ocorrer no sentido do meio mais refringente para o meio menos refringente e , teremos apenas reflexão ou reflexão total.

b) Aplicando-se a Lei de Snell na situação limite, teremos:

Uma das aplicações da reflexão total está no uso de fibras de vidro que conduzem a luz. A fibra tem um índice de refração tal que a luz vai sofrendo reflexões totais em suas paredes.

Sumário

- Índice de Refração
i. Índice de Refração Absoluto
ii. Índice de Refração Relativo
- Estudo Geométrico da Refração
i. Elementos geométricos
ii. Leis da Refração
iii. Reflexão Total e Ângulo Limite
- Dióptro Plano
- Lâminas de Faces Paralelas
- Prismas Ópticos
i. Estudo geral dos prismas
ii. Prismas de reflexão total
iii. Dispersão luminosa
- Refração na atmosfera
i. Posição aparente dos astros
ii. Miragem na superfície
iii. Miragem na atmosfera
iv. Arco-íris
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