O que é Refração? O que é o índice de refringência? Quais são as leis da Refração? O que é um dioptro plano? O que é e quando ocorre Reflexão total da luz? Venha aprender mais sobre a luz nesta aula de Física para o Enem. Show
Venha revisar com a gente os dois principais fenômenos que aparecem nos vestibulares e no Enem, a Refração e Reflexão da luz! Entenda tudo sobre a Lei de Snell-Descartes, o Ângulo limite e a Reflexão total. Vem com a gente revisar física para mandar bem em Ciências da Natureza no Enem e nos vestibulares! O que é refração da luzA Refração da luz é um fenômeno que consiste na mudança de direção de propagação de um feixe de luz. Esse fenômeno luminoso ocorre pelo fato da velocidade de propagação da luz ser alterada. Como consequência dessa mudança em sua velocidade, a trajetória dos raios sofre um desvio. É importante observar que essa mudança na direção e velocidade ocorre apenas na interface que separa os dois meios pelos quais a luz está passando. E esse desvio só ocorre quando o raio ou feixe de luz incide obliquamente. Se vier a incidir perpendicularmente o desvio não ocorre, mas a Refração ocorrerá normalmente. Resumo de Refração da LuzConfira agora com o professor Diego, que dá aulas de física no canal do Curso Enem Gratuito, um resumo rápido sobre o fenômeno da Refração da Luz Para você entender melhor, temos abaixo duas figuras. O Comportamento da LuzA primeira imagem representa um raio luminoso incidindo obliquamente na superfície que separa dois meios, ar e água. Na segunda imagem vemos um raio luminoso incidindo perpendicularmente. Perceba que muito embora nessa última não ocorra desvio, a Refração ocorre normalmente. Isso porque há alteração na velocidade da luz ao passar de um meio para o outro. Índice de RefraçãoO índice de Refração é uma grandeza que permite comparar a velocidade da luz nos diferentes meios onde ela passa. Esse índice é representado pela letra n e é definido como a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio em questão. Matematicamente temos: Sendo C a velocidade da luz no vácuo (igual a 300.000 km/s) e V a velocidade da luz no meio em questão. O índice de Refração é adimensional, ou seja, não possui unidade de medida. Exemplo de exercícioVamos ver um exemplo de como pode ser cobrado em um exercício: A velocidade da luz em certo meio é ¾ da velocidade da luz no vácuo. Determine o valor do índice de Refração desse meio. Resolução: Velocidade da luz no meio = ¾ de 300.000 km/s Velocidade da luz no meio = ¾ . 300000 Velocidade da luz no meio = 3.300000/4 = 225000 Velocidade da luz no meio = 225.000 km/s Agora calculamos o índice de Refração: 300000/225000 = 1,33 Portanto, o índice de Refração desse meio é 1,33 Leis da RefraçãoA refração ocorre sob alguns princípios. Veja: Primeira lei da refraçãoO raio incidente (aquele que incide sobre a interface entre os meios), o raio refletido (parte do raio luminoso que é refletido dentro do mesmo meio) e o raio refratado (parte da luz que passa para o meio a seguir) estão todos no mesmo plano. Em superfícies planas, o ângulo do raio incidente sempre será igual ao ângulo do raio refletido. Segunda lei da refração (Lei de Snell-Descartes)Os senos dos ângulos incidentes e refratados estão relacionados com as velocidades do meio 1 de incidência e do meio 2 de Refração da seguinte forma: E lembrando de , temos:Substituindo as duas velocidades na equação, temos: Exemplo de exercícioVejamos um exercício. Um feixe de luz que vem se propagando do ar incide em uma placa de acrílico com um ângulo de 45º em relação a normal. O índice de Refração do ar vale 1 e o índice de Refração do acrílico é igual a 1,4. Calcule o ângulo de Refração. Use para seno de 45º o valor de 0,7. Resolução: Dados: n1 = 1 n2 = 1,4 θ1 = 45o sen 45o = 0,7 Agora substituímos os valores na Lei de Snell: 1. 0,7 = 1,4 . senθ2 senθ2 = 0,7 / 1,4 senθ2 = 0,5 O ângulo cujo seno vale 0,5 é 30º. Então θ2 é 30º. Dioptro planoVocê sabe o que é um dioptro? Di significa dois e optro, meios ópticos. Então podemos definir que dioptro é um sistema formado por dois mios ópticos separados por uma superfície plana. Mas, não se preocupe. Ele apenas serve para representar dois meios onde a luz ou feixe de luz os atravessam possibilitando visualizar os efeitos de reflexão e Refração. Ângulo limite e Reflexão totalVamos considerar um raio de luz que se propaga de um meio menos refringente, por exemplo o ar, para um meio mais refringente, por exemplo, a água. Esse raio tem como i o ângulo de incidência e r o ângulo de Refração. Neste caso, percebemos que o raio refratado se aproxima da normal. Lembrando que o índice de Refração do ar equivale a 1 e da água, 1,33. Veja a figura abaixo. Agora, vamos aumentar o ângulo de incidência i’ para o ângulo de Refração r’ também aumentar. Observe na figura abaixo: E se aumentarmos mais ainda, chegaremos a superfície, ou seja, o ângulo i’’ de incidência será de 90º. Vamos fazer outra figurinha? Agora pense em fazer o caminho inverso. Imagine você fazer a luz incidir da água para o ar. Pelo princípio da reversibilidade, o raio realizará o mesmo percurso, só que no sentido contrário. Segue outra figurinha. Observa-se que a luz refratou no ar muito, mas muito próximo da superfície da água. Quando isso acontece, esse ângulo r’’ de incidência é denominado Ângulo limite. A partir desse ângulo começa o que denominamos Reflexão total. Para qualquer ângulo de incidência maior que o Ângulo limite teremos Reflexão total ou reflexão interna na água, o raio de luz voltando à água. Nota importante:
Entendeu o que é Ângulo limite e Reflexão total? Bom, agora que você entendeu, vamos mostrar como se calcula esse ângulo. Cálculo do Ângulo limiteUsando a Lei de Snell e lembrando que o ângulo refratado faz 90º com a normal, temos: n1 . sen L = n2 . senθ2 n1 . sen L = n2 . sen30 n1 . sen L = n2 . 1 n1 . sen L = n2 sen L= n2/ n1 Lembre-se que o índice de Refração do meio dois sempre será menor que o do meio 1. (n2 < n1) Exemplo de exercícioVamos fazer um exercício para fixar? Um feixe de luz incide em uma superfície plana separa dois meios sofrendo Refração. O meio em que incide, possui índice de Refração 2 e o meio em que refrata, 1. Determine qual o valor do Ângulo limite para que ocorra Reflexão total. Resolução: Aplicando a fórmula para o Ângulo limite, temos: Qual o ângulo cujo seno vale 0,5? A resposta é 30º. Portanto o Ângulo limite é 30º. VideoaulaPara fixar melhor os conceitos de reflexão e refração da luz, veja a aula dos efeitos de óptica geométrica com o professor Antônio Martins, o Tonho da Física, do canal do Curso Enem Gratuito: Exercícios de Refração da LuzAgora resolva 10 exercícios sobre a refração da luz: Sobre o(a) autor(a):Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física. Compartilhe:O que ocorre quando a luz passa de um meio menos denso para um meio mais denso em relação a sua velocidade?O índice de refração: Quando a luz passa de um meio para outro, sua velocidade aumenta ou diminui devido as diferenças das estruturas atômicas das duas substâncias, ou de suas densidades ópticas ou índices de refração.
Quando um raio de luz passa de um meio mais denso para outro menos denso?Quando a luz passa de um meio menos denso para outro mais denso ou vice-versa, a refração se produzirá obliquamente sobre a superfície que separa os dois meios, Assim, não haverá desvio se o raio penetrar verticalmente na atmosfera: os astros situados no zênite não sofrem desvios, pois a refração ali é nula.
O que acontece quando uma onda passa para um meio mais denso?É o fenômeno que ocorre quando uma onda passa de um meio para outro de características distintas, tendo sua direção desviada.
Quando a luz passa de um meio menos denso para outro mais denso ou vice e versa o que ocorre em relação a sua trajetória?Refração: quando a luz passa de um meio menos denso para outro mais denso ou vice-versa (por exemplo, passando do ar para a água), a luz é refratada (ou desviada) em relação à normal.
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