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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