Refração da luz

RefraçãoProf. Thiago Nobre Vivas

Refração da luz ao passar do ar para a água

Definição

A refração luminosa ocorre quando a luz passa de um meio transparente e homogêneo , para outro meio também transparente e homogêneo mudando sua direção.

Exemplos de refração no cotidiano

Quando uma lanterna é apontada para uma piscina ou quando observamos o caule de uma flor dentro de um jarro transparente com água e observamos um desvio do seu trajeto natural fora d’agua, estamos presenciando a refração

A natureza da luz e a refração

A refração é um fenômeno estritamente ondulatório, como a luz também apresenta esta propriedade, podemos concluir que para refração a luz se comporta como onda.

Consequências do caráter ondulatório da luz

Como a luz ,para a refração, se comporta como onda terá velocidades diferentes em meios diferentes.

VV

teconsffV

tan

Consequências do caráter ondulatório da luz

Sólido

Líquido

Gasoso

Distância PequenaVelocidade Pequena

Distância MédiaVelocidade Media

Distância Grande

Velocidade grande

Refração da luz

A velocidade da onda luminosa depende da densidade do meio. Quanto maior a densidade de um meio, menor a velocidade de propagação da onda nesse meio.

Dióptro plano Dióptro plano é a superfície (interface) entre dois meios de materiais distintos. Quando a luz passa de um material para outro ocorre a refração.

Dióptro planoUm dióptro plane deve ser homogêneo (feito do mesmo material), transparente (permite a passagem regular da luz) e isotrópico (só permite um sentido de refração)

Dióptro planoHá materiais que são birrefringentes, ou seja, o feixe luminoso é dividido em dois, formando-se assim duas imagens. Este não é um meio isotrópico

Índice de refringênciaPara um dado meio transparente, n depende da cor da luz.

nVERM.< nALAR. < nAM < nVERDE < nAZU < nANIL< nVIOLETA

Leis de refração

r̂

N

i = Ângulo de incidência r = Ângulo de refraçãoN = Normal

Atenção: i ≠ r

Nomenclatura: N : normal à superfície no ponto de incidência i : ângulo de incidência (ângulo formado pelo

raio incidente e a normal) r : ângulo de refração (ângulo formado pelo

raio refratado e a normal) Vi e i : velocidade e comprimento de onda da

onda incidente Vr e r : velocidade e comprimento de onda da

onda refratada

Refração de ondas na superfície de Líquidos

Leis da Refração

Primeira Lei: O raio incidente, a normal e o raio refratado são coplanares;Segunda Lei: Lei de Snell-Descartes

r

i

r

iVV

ri

ˆ senˆ sen

Refração da luz

Obs.: A refração sempre vem

acompanhada da reflexão

Refração da luz

Refringência: resistência que o meio oferece a passagem da luz.

onda de ocompriment menor velocidade menor densidade maior

)( erefringent mais meio

onda de ocompriment maior velocidade maior densidade menor

)( erefringent menos meio

I

R

Refração da luz - Representação

Normali

r

Raio incidente

Raio refratado

Luz passando do meio menos para o meio mais refringente:

)0ˆ se ( ˆˆ

iir

λλVV

IR

IR

Neste caso podemos dizer que o raio refratado aproxima-se da normal

I

R

Refração da luz – Representação com frentes de onda

Normal

Frente de onda

incidente

Frente de onda

refratada

Obs.: Nesta figura não representaremos a reflexão

r

i

IR

I

R

Refração da luz - Representação

Normali

r

Raio incidente

Raio refratado

Neste caso podemos dizer que o raio refratado afasta-se da normal

Luz passando do meio mais para o meio menos refringente:

)0ˆ se ( ˆˆ

iir

λλVV

IR

IR

I

R

Refração da luz – Representação com frentes de onda

NormalFrente de onda

incidente

Frente de onda

refratada

Obs.: Nesta figura não representaremos a reflexão

i

r

IR

I

R

Refração da luz - Representação

Normal

i=0º

r=0º Raio refratado

Neste caso tivemos uma refração sem desvio

Luz passando do meio mais para o meio menos refringente:

o

IR

IR

ir

λλVV

0ˆˆ

Raio incidente

Refração da LuzDesvio angular do raio refratado

Normali

r

Normali

r

ri ˆˆ ir ˆˆ

Índice de Refração absoluto de um meio

Definição: é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio considerado.

smondeVVN

meio

vácuomeio

8vácuo 103V

O índice de refração depende da densidade do meio, do material e da freqüência utilizada para medi-lo.

Índice de Refração - Observações

11

1

meios demaisNNN

ar

vácuo

smondeVVN

meio

vácuomeio

8vácuo 103V

Leis da Refração

O raio refratado, o raio incidente e a normal são coplanares.Lei de Snell:

I

R

R

I

R

INN

VV

ri

ˆsenˆsen

VI = velocidade da onda incidenteVR = velocidade da onda refratadaI = comprimento de onda da onda incidenteR = comprimento de onda da onda refratadaNI = índice de refração do meio de incidênciaNR = índice de refração do meio de refração

n

N

Ângulo Limite de Incidência

Normali= L

r= 90º

Raio incidente

Raio refratado

NnL ˆsen

O ângulo de incidência é chamado de ângulo limite (L) se o ângulo de refração for igual a 90o.

N

n

Ângulo Limite de Refração

Normal

i=90o

r= L

Raio incidente

Raio refratado

NnL ˆsen

O ângulo de refração é chamado de ângulo limite se o ângulo de incidência for igual a 90o.

N

n

Reflexão Total da Luz

LiCondições para que ocorra reflexão total:

N

i=0o

r=0o

i < L

N

i = L

i > L

N

Neste caso tivemos uma reflexão total

REFLEXÃO TOTAL DA LUZ – ÂNGULO LIMITE