Refração

Prof. 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.

V

V

teconsf

fV

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 refringência

Para 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 refração

N = 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

i

VV

r

i

ˆ sen

ˆ 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

Normal

i

r

Raio incidente

Raio refratado

Luz passando do meio menos para o meio mais refringente:

)0ˆ se ( ˆˆ

iir

λλ

VV

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

Normal

i

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

λλ

VV

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

λλ

VV

0ˆˆ

Raio incidente

Refração da LuzDesvio angular do raio refratado

Normal

i

r

Normal

i

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.

smonde

V

VN

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

1

1

1

meios demaisN

N

N

ar

vácuo

smonde

V

VN

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

I

N

N

V

V

r

i

ˆsen

ˆsen

VI = velocidade da onda incidente

VR = velocidade da onda refratada

I = comprimento de onda da onda incidente

R = comprimento de onda da onda refratada

NI = índice de refração do meio de incidência

NR = índice de refração do meio de refração

n

N

Ângulo Limite de Incidência

Normal

i= L

r= 90º

Raio incidente

Raio refratado

Nn

L 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

Nn

L 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 LIMITEREFLEXÃO TOTAL DA LUZ – ÂNGULO LIMITE