Porque ao observarmos um lápis dentro de um copo com água ele parece está quebrado *?

A refração é a mudança na velocidade de propagação de uma onda que ocorre quando ela passa a se propagar em um outro meio. Essa mudança de velocidade é caracterizada por meio do índice de refração do meio, que é definido como a razão entre as velocidades da luz no vácuo c e no meio em questão v, ou seja,

[m] n = \frac{c}{v} [/m].

A refração segue as seguintes leis:

  • os raios incidente, refratado e a normal às superfíces, no ponto de incidência, estão em um mesmo plano;
  • o ângulo de incidência [m] \theta_i [/m] entre o raio incidente e a normal, e o  ângulo [m] \theta_r [/m] que o raio refratado faz com essa mesma normal obedecem a lei de Snell, 

[m] n_1 sen \theta_i = n_2 sen \theta_r [/m],

como representado na Figura 1.

Porque ao observarmos um lápis dentro de um copo com água ele parece está quebrado *?
Fig. 1

Portanto, ao passar de um meio com índice de refração maior para outro em que ele é menor, o raio refratado se aproxima da normal.

Experimento 1
Reflexão e refração num aquário

Encha a cuba com água e posicione o laser acima da superfície, de forma que o feixe de luz emitido incida obliquamente sobre a mesma.

O feixe de luz pode ser visualizado no ar por meio de fumaça, que pode ser produzida queimando-se um pedaço de barbante.

Observe os ângulos de incidência e de refração e verifique que eles obedecem a lei de Snell.

O que acontece com o ângulo de refração quando se diminui o ângulo de incidência?

Qual é o ângulo de refração quando o feixe de luz incide perpendicularmente sobre a superfície da água?

Atividade para os estudantes: com um transferidor, meça os ângulos de incidência e de refração e peça para os estudantes determinarem o índice de refração da água e a velocidade de propgação da luz nesse meio.

Porque ao observarmos um lápis dentro de um copo com água ele parece está quebrado *?

Experimento 2
O lápis quebrado

Mergulhe um lápis na água da cuba. Olhando por cima da cuba, observe a imagem da parte submersa do lápis. Ele parece estar quebrado, com a parte submersa deslocada para cima. Isso ocorre devido à refração da luz proveniente da parte submersa do lápis que, ao passar para o ar, afasta-se da normal.

Porque ao observarmos um lápis dentro de um copo com água ele parece está quebrado *?

Outros experimentos

Veja mais experimentos sobre esse tema no item 8. Ótica geométrica sobre o painel magnético.

Você sabia : 

– que a posição que você vê um astro não é a real?
– que quando um objeto está imerso em um líquido, a posição que você vê o objeto não é a real?
– por que usando óculos, você enxerga os objetos com nitidez?
– como é o funcionamento dos instrumentos óticos telescópio, luneta, microscópio? 

As respostas a essas perguntas vocês terão estudando o fenômeno da refração. 

O que é o fenômeno da refração? 
Coloque um lápis, perpendicularmente, dentro de um copo de água. Você observará olhando pela lateral do copo, que o lápis continuará na vertical dentro da água (fig. 1a). Colocando o lápis com uma inclinação dentro da água, você observará pela lateral do copo que parece que o lápis está quebrado (fig. 1b). 

Porque ao observarmos um lápis dentro de um copo com água ele parece está quebrado *?

Fig. 1 
a) Lápis colocado perpendicularmente na água 
b) Lápis colocado inclinado na água 

Isto acontece porque um feixe de luz, incidindo obliquamente, muda de direção quando passa de um meio transparente para outro transparente que apresenta velocidade da luz diferente do primeiro meio. Este desvio que a luz sofre é o fenômeno da refração (fig. 2). 

Porque ao observarmos um lápis dentro de um copo com água ele parece está quebrado *?

Fig. 2 Quando a luz passa de um meio para outro, ocorre a refração além da reflexão.

Um sistema como da fig. 2 constituído de dois meios transparentes (ar /vidro) separados por uma superfície plana ou curva é denominado dioptro.

935 palavras 4 páginas

Relatório Detalhado: Refração da Luz
Introdução

Este relatório tem como tema “Refração da Luz”.

Segue a explicação sobre refração da luz, a dedução da fórmula do índice de refração e uma pesquisa sobre fibras ópticas, destacando sua estrutura interna, materiais usuais e exemplos de aplicações.

Introdução Teórica

Refração da Luz

Refração é a passagem da luz de um meio para outro.

Desde o século 19 já se sabia que a luz é uma forma de onda que se propaga com alta velocidade, mas essa velocidade depende do meio por onde a luz está se propagando. No ar, a velocidade da luz é quase 300.000 quilômetros por segundo. No interior de um vidro transparente ela se reduz a uns "meros" 200.000 km/s. É essa mudança de velocidade que faz o feixe de luz se desviar ao passar do ar para o vidro.

Observamos que, quando um raio de luz incidente for oblíquo, a refração é acompanhada de desvio de direção, o que não acontece se a incidência do raio for perpendicular.

Coloque um lápis, perpendicularmente, dentro de um copo de água. Você observará olhando pela lateral do copo, que o lápis continuará na vertical dentro da água. Colocando o lápis com uma inclinação dentro da água, você observará pela lateral do copo que parece que o lápis está quebrado.

Lápis colocado perpendicularmente na água Lápis colocado inclinado na água

Um feixe de luz, incidindo obliquamente, muda de direção quando passa de um meio transparente para outro transparente que apresenta velocidade da luz diferente do primeiro meio.

Quando a luz passa de um meio para outro, ocorre a refração além da reflexão.

O fenômeno da refração é regido pela Lei Snell-Descartes.

A lei da refração recebeu o nome dos dois cientistas, Snell e Descartes, porque apesar de terem trabalhado independentemente, chegaram à mesma lei.

Lei Snell-Descartes

A lei de Snell - Descartes relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de refração.

A razão entre o seno do ângulo de


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Qual fenômeno ondulatório ocorre ao colocarmos um lápis em um copo com água?

Na sequência, o fenômeno da refração ocorre quando a onda atravessa um outro meio e, consequentemente, é desviada. Um dos exemplos de desvios das ondas pode ser percebido ao colocarmos um lápis em um copo com água.

Como ocorre a refração na água?

A refração ocorre quando a luz atravessa a interface entre dois meios ópticos e transparentes, como ar e água. Quando isso acontece, a velocidade de propagação da luz muda, uma vez que essa velocidade depende de uma característica de cada meio óptico chamada de índice de refração absoluto.

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O fenômeno ondulatório responsável pelo comportamento do lápis nessa imagem é a refração. Alternativa E. Um dos fenômenos ondulatórios da luz é a refração, que consiste em uma mudança da velocidade de propagação da onda quando há mudança do meio em que está.