Refração da Luz

Refração da Luz

1. Como ocorre mudança na velocidade da luz, temos transformação no comprimento de onda da luz, de acordo com a equação fundamental da ondulatória.

   • v = λ/f

2. Na refração, ocorre sempre mudança na velocidade de propagação da luz!

   • Na refração, a frequência da luz incidente não se altera.
     • Ela é caracterizada pela mudança da velocidade de propagação e, em determinados casos, pela mudança na direção de propagação da onde incidente
       • É um fenômeno que ocorre com a luz ao mudar de meio de propagação

3. Índice de refração

   • A velocidade da luz é representada pela letra c
   • A comparação entre os valores da velocidade da luzem dois meios distintos resulta em uma grandeza adimensional (sem unidades) denominada índice de refração (n)
   • Índice de refração absoluta de um meio
     • É a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio (v). Trata-se de um número maior ou igual a 1
       • n = c/v
     • O meio que possui menor índice de refração é o vácuo (n=1) para qualquer radiação eletromagnética. Como no ar a velocidade da luz é aproximadamente igual à velocidade da luz no vácuo, o índice de refração absoluto é adotado como sendo igual a 1;
     • Quanto maior o índice de refração absoluto de uma substancia, menos o valor da velocidade da luz nessa substancia;
     • Comparando-se dois meios, como água e glicerina por exemplo, dizemos que a glicerina é a mais refringente que á agua, pois possui maior índice de refração absoluto;
   • Índice de refração relativo
     • É a razão entre os índices de refração absoluto de dois meios diferentes, 1 e 2
       • n1 e 2 = n1/n2 = v1/v2
         • N1e2-é o índice de refração do meio 1 em relação ao meio 2;
         • N 1 - é o índice de refração absoluto do meio 1;
         • N 2 - é o índice de refração absoluto do meio 2;
         • V1- é a velocidade da luz no meio 1;
         • V2 - é a velocidade da luz no meio 2;

4. Leis da refração luminosa

   • 1o Lei: O raio incidente 1, o raio refratado R e a reta normal N, no ponto de incidência;
   • 2o Lei: Para cada par de meios 1 e 2 e para cada luz monocromática que se refrata, é válida a expressão.
   • Lei de snell-descartes
     • n1 . sen i = n2 . sen i
       • Se N1 < N2, a luz passa do meio menos refringente para o mais refringente. Nesse caso, r < i.
       • Se N1 > N2, a luz passa do meio mais refringente para o menos refringente. Nesse caso, r > i.

5. Reflexão total

   • O que define a relação entre os ângulos de incidência e de refração é a relação entre os índices de refração absoluto dos meios.
   • Quando um raio de luz incide obliquamente sobre a superfície de separação de dois meios transparentes e homogêneos, ele sofre refração, com mudança no módulo de sua velocidade e também com mudança na direção de sua propagação.
   • O raio de luz incide do meio menos refringente para o mais refringente, ou seja, N1 < N2.
     • Nessas condições, sempre haverá refração!
     • Isso significa dizer que, qualquer que seja a medida do ângulo de incidência (entre 0º e 90º), o raio de luz refrata, passando do meio 1 para o meio 2.
   • O raio de luz incide do meio mais refringente para o menos refringente, ou seja, N1 > N2.
     • Caso o ângulo de incidência seja maior que o ângulo-limite, o raio luminoso, sofrerá reflexão, retornando ao meio de origem.
     • Sen L = n(menor) / n(maior)
   • A reflexão total só ocorre se a luz vai do meio mais refringente para o menos refringente

6. Dioptro plano

   • É o conjunto de dois meios homogêneos e transparentes, separados por uma superfície plana.
   • p'/ p = n(meio-observador) / n(meio-objeto)

7. Lâmina de faces paralelas

   • As lâminas de faces paralelas nada mais são do que uma placa de vidro de espessura (e) imersa no ar.
   • Isso indica que o raio que emerge da lâmina é paralelo ao raio que incide na lâmina, mas se encontra deslocado lateralmente de uma distância d.
   • O deslocamento lateral d pode ser expresso pela relação
     • d = e . sen (I - r) / cos r

8. Prismas ópticos

   • É o conjunto formado por 3 meios homogêneos e transparentes separais por duas superfícies planas e não paralelas.
   • Comportamento de um raio luminoso que incide em uma das faces do prisma.
     • O raio incide I, propagando-se no ar, incide na 1o face do prisma, formando um ângulo (i1), com o normal N1, no ponto incidente;
     • Nesse ponto o raio sofre refração e propaga- se dentro do prisma, formando um ângulo (r1), com a mesma normal N1;
     • O raio luminoso incide na 2a face, formando um ângulo (r2) com a normal N2, no ponto de incidência.
       • A = r1 + r2
         • D = i1 + i2 - A
     • O raio sofre uma nova refração e passa a se propagar no ar, formado de um ângulo (i2), com a normal N2
     • O ângulo D, formado pela directo do raio incidente e pela directo do raio emergente, representa o desvio angular total sofrido pelo raio luminoso ao atravessar o prisma.
   • Desvio angular total mínimo
     • A medida que variamos o ângulos de incidência i, o desvio angular total D também varia.
     • O ângulo de incidência, na primeira face é igual ao ângulo de emergência na segunda face;
     • O ângulo de refração, na primeira face é igual ao angulo de incidência da segunda face.
     • A = 2r
     • D(min.) = 2i - A