REFRAÇÃO

Refração da luz é o fenômeno em que ela é transmitida de um meio para outro diferente. Nesta mudança de meios a frequência da onda luminosa não é alterada, embora sua velocidade e o seu comprimento de onda sejam. Com a alteração da velocidade de propagação ocorre um desvio da direção original.

Índice de refração absoluto

Índice de refração é uma relação entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz em um determinado meio.

Em que: c é a velocidade da luz no vácuo; v é a velocidade da luz no meio;

É importante observar que o índice de refração absoluto nunca pode ser menor do que 1, já que a maior velocidade possível em um meio é c, se o meio considerado for o próprio vácuo.

Para todos os outros meios materiais n é sempre maior que 1.

Índice de refração relativo entre dois meios

Chama-se índice de refração relativo entre dois meios, a relação entre os índices de refração absolutos de cada um dos meios, de modo que:

o índice de refração relativo entre dois meios pode ter qualquer valor positivo, inclusive menores ou iguais a 1.

Refringência

Dizemos que um meio é mais refringente que outro quando seu índice de refração é maior que do outro.

De outra maneira, podemos dizer que um meio é mais refringente que outro quando a luz se propaga por ele com velocidade menor que no outro.

DioptroÉ todo o sistema formado por dois meios homogêneos e transparentes.

Quando esta separação acontece em um meio plano, chamamos então, dioptro plano.

A figura acima representa um dioptro plano, na separação entre a água e o ar, que são dois meios homogêneos e transparentes.

Leis da refraçãoA 1ª lei da refração:

O raio incidente, o raio refratado e a reta normal ao ponto de incidência estão contidos no mesmo plano

2ª Lei da Refração - Lei de Snell:

Os senos dos ângulos de incidência e refração são diretamente proporcionais às velocidades da onda nos respectivos meios.

Onde: Raio 1 é o raio incidente, com velocidade e comprimento de onda característico; Raio 2 é o raio refratado, com velocidade e comprimento de onda característico; A reta tracejada é a linha normal à superfície; O ângulo formado entre o raio 1 e a reta normal é o ângulo de incidência; O ângulo formado entre o raio 2 e a reta normal é o ângulo de refração; A fronteira entre os dois meios é um dioptro plano.

Refração Regular e Difusa Refração Regular:

Quando um feixe paralelo incide em meio transparente, ao refratar, ele continuará paralelo. Neste caso diremos que a refração é regular.

Refração Difusa:

Quando um feixe paralelo incide em meio

translúcido, ao refratar, ele deixará de ser paralelo. Neste caso diremos que a refração é difusa.

Lâmina de faces paralelas

A lâmina de faces paralelas é um sistema de três meios homogêneos e transparentes separados dois a dois através de superfícies planas e paralelas. Dos três meios, normalmente o segundo meio é a lâmina de faces paralelas. Como exemplo, pode-se citar uma placa de vidro de uma janela.

Um raio monocromático de luz, ao incidir obliquamente sobre uma das faces da lâmina, atravessa-a, emerge da outra e sofre um desvio lateral(d).

Sendo o segundo meio a lâmina, se o primeiro e o terceiro meio forem iguais, o raio incidente será paralelo ao emergente; caso o primeiro meio seja diferente do terceiro, o raio incidente não será paralelo ao emergente.

O desvio lateral d é obtido por:

I1 – ponto de incidência na 1a face

I2 – ponto de incidência na 2a face

n1 – índice de refração do meio onde está imersa a lâmina

n2 – índice de refração do material que constitui a lâmina d – desvio lateral sofrido pelo raio e – espessura da lâmina θ = i – r

Prisma óptico

Conjunto formado por três meios homogêneos e transparentes ou por dois dióptros planos, em que as superfícies planas não são paralelas (faces do prisma) que se interceptam em retas que são as arestas.

Tipos de prismas:

Prismas dispersivos – decompõem (dispersam) a luz policromática branca em suas infinitas componentes monocromáticas (cores) que compõem o espectro luminoso.

Prismas refletivos (de reflexão total) – substituem os espelhos, com melhor rendimento, na reflexão da luz.

Cálculo do desvio total ou desvio total angular (d):

d=i+r’-ANesta fórmula: d é o desvio total ou desvio angular total, i é o ângulo de incidência na 1a face, r’ é o ângulo de emergência na 2a face, A é o ângulo de refringência do prisma.

Desvio mínimo:Variando i, o desvio total d também varia e tem valor mínimo quando o ângulo de incidência é igual ao ângulo de emergido, ou seja, i = r’

A=2r

dmin= 2i - A

Prismas polarizados : podem dividir o feixe de luz em componentes de variadas polaridades.

Questões de Refração1)(Fatec-SP) Na figura, um raio de luz monocromático se propaga pelo meio A, de índice de refração 2.

Com base nessas informações, determine o índice de refração do meio B.Dados: sen37º = 0,60 e sen53° = 0,80. Devemos concluir que o índice de refração do meio B é:

a) 0,5.b) 1,0.c) 1,2.d) 1,5.e) 2,0.

2)(PUCCAMP-SP)

Um recipiente contém líquido de índice de refração absoluto igual à 1,6, até uma altura h. Um raio de luz proveniente de uma fonte de luz M, que está no fundo do recipiente, se refrata na superfície do líquido e passa rente à parede lateral do recipiente, como mostra o esquema abaixo. Considerando as medidas da figura, determine o valor da altura h?

3)A luz amarela se propaga em um determinado vidro com velocidade de 200.000 km/s. Sendo 300.000 km/s a velocidade da luz no vácuo, determine o índice de refração absoluto do vidro para a luz amarela:

a) n = 1,1

b) n = 1,2

c) n = 1,3

d) n = 1,4

e) n = 1,5

4) (UN. MACKENZIE) A velocidade de propagação da luz em determinado líquido é 80% daquela verificada no vácuo. O índice de refração desse líquido é:a)1,50                         b)1,25                      c) 1,00d) 0,80                        e) 0,20

 

  5) (F. CIÊNC. MÉDS. - MG) Determine a velocidade da luz que se propaga na água, se o índice de refração absoluto desta é de 1,33 e a velocidade da luz no vácuo de 3 x 108 m/s.

Refração em uma lâmina de faces paralelas:01) (UFB) A espessura de uma lâmina de vidro de faces paralelas é de 2,0cm. Um

raio monocromático de luz incide numa de suas faces com ângulo de 60o e se refrata com ângulo de 45o. Considerando cos75o=sen15o=0,25, sen60o=cos30o=√3/2=0,8 ,  nar=1,0 e sen45o=cos45o=√2/2=0,7,  pede-se:

a) Esboçar o trajeto do raio de luz ao atravessar a lâmina

b) Determinar o índice de refração do vidro

c) Determinar o desvio lateral  (d) e o desvio angular (β)

02)(UEFS) Uma lâmina de faces paralelas, construída de forma que uma das suas faces é espelhada internamente, está imersa no ar. Um raio luminoso, propagando-se no ar, incide, com ângulo i, na face não espelhada e é refratado. Em seguida, o raio é refletido na face espelhada e volta ao ar, depois de ser novamente refratado. O ângulo de refração, no retorno do raio luminoso da lâmina para o ar, é igual a:

     a) i/2

      b) i

      c) 3i/2

      d) 2i

      e) 5i/2   

02) (UFMG) Um estreito feixe de luz monocromática passa de um meio I para um meio II, cujos índices de refração absolutos são diferentes. O feixe atravessa o meio II, penetra em um meio idêntico a I e é refletido em um espelho plano. Estas figuras mostram opções de trajetórias para esse feixe de luz.  

 

As figuras que representam trajetórias possíveis são:  

      a) 1 e 2

      b) 1 e 3

      c) 2 e 5

      d) 3 e 4

      e) 4 e 5 

04) (UFBA) Um feixe de luz monocromática, cuja velocidade no vácuo tem módulo igual a 3,0 . 108m/s, incide perpendicularmente em uma lâmina transparente e espessa de índice de refração absoluto n = 1,50. Determine a espessura da lâmina, sabendo-se que a luz gasta 1,0 . 10-10s para atravessá-la.  

 

      a) 1,0cm

      b) 1,5cm

      c) 2,0cm

      d) 2,5cm 

      e) 3,0cm    

Prismas Ópticos01) (UEL - PR) No esquema adiante considere:

 

I - raio incidente  

N1 e N2 - normais às faces do prisma 

r1 - ângulo de refração na primeira face 

r2 - ângulo de incidência na segunda face 

q - ângulo do prisma = 60°       

Considerando as indicações do esquema, é correta a relação;  

      a) r1 - r2 = q

      b) r1 + r2 = q

      c) r1 + r2 = 90° - q

      d) r1 - r2 = 90° - q

      e) 2 (r1 + r2) = q   

02) (UEL - LONDRINA) A figura abaixo representa um raio de luz que atravessa um prisma. O desvio sofrido por esse raio de luz, em graus, vale:  

      a) 20

       b) 30

      c) 50

      d) 60

      e) 90 

03) Um prisma possui ângulo de refringência de 60° e índice de refração igual a   um raio de luz incide sobre uma face com ângulo de incidência de 45°. Determine:a) O ângulo de emergência do raio luminoso;b) O desvio total sofrido pelo raio luminoso.

04) (PUC-SP) Um prisma de vidro, cujo ângulo de refringência é 60°, está imerso no ar. Um raio de luz monocromática incide em uma das faces do prisma sob ângulo de 45° e, em seguida, na segunda face sob ângulo de 30°, como está representado no esquema.

Calcule o índice de refração do vidro em relação ao ar, para essa luz monocromática.