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2.5. Refração Luminosa
É o fenômeno que ocorre quando a luz passa de um meio para outro, podendo sofrer um desvio em sua trajetória. Via de regra, essa mudança de meio é acompanhada de mudança na velocidade de propagação da luz.
- Primeira Lei
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LEIS DA REFRAÇÃO
- Segunda Lei
Para cada par de meios e para cada luz monocromática que se refrata, é constante o produto do seno do ângulo que o raio forma com a reta normal e o índice de refração do meio em esse raio se encontra.
Caracteriza o grau de dificuldade encontrado pela luz para que a luz possa propagar-se em um meio isotrópico e homogêneo .
ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE UM MEIO (n)
Representa a capacidade de um meio transparente de desviar a luz.
Quanto maior o índice de refração de um meio (mais refringente o meio)
O índice de refração é uma grandeza adimensional por se tratar de uma razão entre duas velocidades e adota-se o valor 1 para o vácuo. No ar com boa aproximação também adotaremos o valor 1.
O índice de refração absoluto (n) de um meio é obtido através da razão entre a velocidade da luz
no vácuo (C = 3 x 108 m/s) e a velocidade da luz nesse meio
Disponível em: http://efisica.if.usp.br/otica/basico/refracao/snell/
ATENÇÃO:
- Quanto maior a velocidade da luz em um meio menor será seu índice de refração (menos refringente será o meio).
- Quanto menor a velocidade da luz em um meio maior será seu índice de refração (mais refringente será o meio).
OBSERVE:
- Quando um raio de luz passa de um meio mais refringente para outro menos refringente o raio de luz sofre um desvio afastando-se da reta normal.
- Passando a luz de um meio menos refringente para outro menos refringente, o raio de luz refratado sofre um desvio aproximando-se da reta normal.
OBSERVAÇÃO
- Numa incidência perpendicular da luz sobre a superfície de separação não acontece desvio do raio refratado. - Quando dois meios apresentam mesmo índice de refração, um é invisível ao outro. Nesse caso, dizemos que existe continuidade óptica entre os meios.
REFLEXÃO TOTAL
Quando luz monocromática se propaga de um meio com maior índice de refração para outro de menor índice de refração, nem todo raio luminoso sofre refração. Esta situação corresponde à propagação da luz do meio B para o meio A (nA < nB). Em incidência normal (Figura a), continua a não haver desvio do raio refratado em relação ao incidente. Para incidência oblíqua (Figura b), contudo, o raio luminoso afasta-se da normal (R>i). Aumentando gradualmente o ângulo de incidência, o raio refratado aproxima-se da direção rasante. Neste caso, a refração limite ocorre para um ângulo de incidência i = L (Figura c), para o qual o ângulo de refração atinge o valor máximo de 90°.
Disponível em: http://wikiciencias.casadasciencias.org
Cálculo do ângulo Limite:
Condições para ocorrência da reflexão total:
1. Sentido de propagação da luz: do meio com maior índice de refração para o de menor. 2. Ângulo de incidência maior que o ângulo limite: i> L.
OBSERVAÇÃO
Disponível em: http://slideplayer.com.br/slide/7972083/
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
1. Marque a alternativa correta a respeito do fenômeno da refração da luz. a) A refração é caracterizada pela mudança de meio de propagação da luz, que sempre ocasiona aumento em sua velocidade. b) O índice de refração é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz em um meio qualquer e a velocidade da luz no vácuo. c) A lei de Snell só pode ser aplicada quando a refração ocorre entre o ar e um meio qualquer. d) Na passagem do maior para o menor índice de refração, a luz sofre aumento em sua velocidade. e) Na passagem do menor para o maior índice de refração, a luz sofre aumento em sua velocidade.
2. Analise as seguintes afirmações a respeito da reflexão total da luz: I. A reflexão total ocorre sempre que o ângulo de incidência da luz é maior que o ângulo limite, na passagem da região de maior para a de menor índice de refração; II. A reflexão total ocorre sempre que o ângulo de incidência da luz é maior que o ângulo limite, na passagem da região de menor para a de maior índice de refração; III. O ângulo limite sempre é igual a 90°; IV. O núcleo de uma fibra óptica é a região de maior índice de refração. Está correto o que se afirma em: a) I e III b) II, III e IV c) I, II e IV d) I e IV e) I e II 3. A figura a seguir representa um raio de luz monocromática que se refrata na superfície plana de separação de dois meios transparentes, cujos índices de refração são n1 e n2. Com base nas medidas expressas na figura, onde C é uma circunferência, pode-se calcular a razão n2/n1 dos índices de refração desses meios:
Qual das alternativas apresenta corretamente o valor dessa razão?
a) 2/3 b) 3/4. c) 1 d) 4/3 e) 3/2.
Outra aplicação importante da reflexão total são as fibras ópticas. Essas fibras são feitas de vidro ou plástico e possuem paredes extremamente lisas. Ao penetrar na fibra, a luz sofre reflexão nas paredes laterais diversas vezes e com isso ela é transportada a longas distâncias. Por esse motivo, a fibra óptica é um condutor de luz. Essa tecnologia é amplamente utilizada na medicina e nas telecomunicações.
Gabarito dos exercícios de fixação: 1. D| 2. D| 3. A
