Refração da luz. Prof.: Luiz Felipe. Ciências da Natureza Física

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Refração da luz. Prof.: Luiz Felipe. Ciências da Natureza Física"

Luiz Mangueira
4 Há anos
Visualizações:

1 Refração da luz Fenômeno que ocorre quando há a passagem da luz de um meio de propagação para outro, necessariamente mudando de velocidade. Incidência oblíqua: refração com desvio; Incidência perpendicular: refração sem desvio.

2 Índice de refração absoluto É dado por: n c v velocidade da luz no vácuo (c = m/s) velocidade da luz no meio Para o vácuo temos: n vácuo = 1. Para o ar temos n 1 ar Para um dado meio material temos: v v v v v v v vermelho alaranjado amarelo verde azul anil violeta n n n n n n n vermelho alaranjado amarelo verde azul anil violeta

3 Obs.: continuidade óptica é a passagem da luz de um meio para outro com mesmo índice de refração absoluto.

4 Leis da refração Considere um raio de luz propagando-se no meio (1), incidindo na superfície de separação e sofrendo refração. 1 ª lei: O raio incidente RI, a reta normal N e o raio refratado RR são coplanares. 2 ª lei ou Lei de Snell-Descartes n seni n senr 1 2

5 Se n 1 > n 2 (meio 1 mais refringente que 2) então: n1seni n2senr i r o raio de luz se afasta da normal Se n 1 < n 2 (meio 1 menos refringente que 2) então: n1seni n2senr i r o raio de luz se aproxima da normal

decompondo-se nas diversas luzes monocromáticas

6 Dispersão da luz branca É o nome dado ao fenômeno que ocorre quando a luz policromática se refrata, decompondo-se nas diversas luzes monocromáticas que a constituem. dispersão da luz branca em prismas

7 Ângulo limite de refração Considere um raio de luz propagando-se do meio (1) para o meio (2) tal que n 1 > n 2. À medida que o ângulo de incidência aumenta o ângulo de refração também aumenta. n n seni n senr n senl n sen senl menor 1 2 maior menor 90º nmaior

Deverão ser cumpridas as seguintes situações: o material transparente do miolo deverá ser mais

8 Obs.: fibra óptica São dispositivos cuja finalidade é a de levar a luz para outro local mais distante. Para isso, a luz deverá sofrer reflexão total no miolo da fibra. Deverão ser cumpridas as seguintes situações: o material transparente do miolo deverá ser mais refringente que o da capa (n 2 > n 1 ); os raios de luz devem incidir nas paredes da fibra óptica com ângulo superior ao limite.

10 Na Medicina, as fibras ópticas são muito usadas em equipamentos para observação de órgãos internos. Um exemplo é a videolaringoscopia.

11 Dioptro plano Dioptro plano é o nome dado ao conjunto formado por 2 meios homogêneos e transparentes separados por uma superfície plana. imagem virtual Imagem e objeto estão do mesmo lado em relação à superfície, ocorrendo a chamada elevação aparente da imagem.

12 x x tgi e tgr p. tgi p '. tgr p p' Mas sen tg, logo seni p ' nobservador p ' p. seni p '. senr senr p n p objeto

13 Lâmina de faces paralelas Conjunto formado por 2 dioptros planos e paralelos. se os meios externos são idênticos, então os raios R e R são paralelos d sen sen( i r) e cosr I I e I I d e sen( i r) Logo d e. sen( i r) cosr cosr

14 Prisma óptico É a associação de 2 dioptros planos cujas superfícies dióptricas não são paralelas. ângulo de refringência (ou abertura) desvio angular Equações do prisma A r r 1 2 Assim temos: ( i r ) ( i r ) i i r r i1 i2 A Experimentalmente descobriu-se que, se o desvio angular for mínimo, temos: mín i i e r r

15 Arco-íris É a dispersão da luz branca que ocorre em gotas de água. Quando existem gotas de chuva em suspensão no ar e olhamos do lado oposto àquele que se encontra o Sol, podemos ver um arco-íris. refração e dispersão reflexão parcial refração

16 Se a luz violeta de uma única gota chega ao olho do observador, a luz vermelha vinda da mesma gota incide em algum lugar em direção aos pés. Para ver a luz vermelha, a pessoa deve olhar para uma gota que esteja mais elevada no céu

18 Miragem Quanto mais denso for o meio, menor será a velocidade de propagação da luz, consequentemente maior será o índice de refração do meio. Logo o índice de refração é uma grandeza proporcional à densidade do meio e inversamente proporcional à temperatura. 1 n d n T

19 esquema da trajetória do raio incidente na miragem inferior

21 Miragem superior Ocorre em regiões polares ou onde a água está em baixas temperaturas. Nessas condições, ocorre a formação de uma imagem invertida, em cima do objeto ou se sobrepondo a ele.

22 esquema da trajetória do raio incidente na miragem superior

Obs.: por que o céu é azul? Um feixe de luz, ao incidir sobre um átomo, aumenta o movimento oscilatório de seus elétrons. Os elétrons oscilantes reemitem a luz em diversas direções.

23 Obs.: por que o céu é azul? Um feixe de luz, ao incidir sobre um átomo, aumenta o movimento oscilatório de seus elétrons. Os elétrons oscilantes reemitem a luz em diversas direções. A luz então é espalhada (espalhamento de Rayleigh). Quanto menor for a partícula, mais luz de alta frequência será reemitida por ela. Das frequências visíveis que formam a luz solar, o violeta é a mais espalhada pelo nitrogênio e oxigênio da atmosfera, seguido pelo azul. Nossos olhos não são muito sensíveis ao violeta.

24 Obs.: por que o pôr do sol é vermelho? A luz que não é espalhada é transmitida. O vermelho, que é a menos espalhada, é a melhor transmitida, atravessando mais atmosfera do que as outras cores. A luz solar se propaga através de uma atmosfera mais espessa durante o pôr do sol, razão pela qual o poente é avermelhado.

25 pôr do sol avermelhado Obs.: a lua sangrenta

27 Obs.: por que as nuvens são brancas? As nuvens são formadas por gotículas de água de tamanhos variados. Esses diferentes tamanhos espalham luzes das mais variadas frequências: as menores espalham mais o azul; as ligeiramente maiores espalham mais o verde; e aquelas ainda maiores espalham mais o vermelho. O resultado geral é uma nuvem branca. grande quantidade de água em nuvens de chuva, tornando-a muito espessa, fazem com que praticamente toda a luz seja absorvida antes de atravessar a nuvem

Obs.: por que a água é azul-esverdeada? O azul profundo quando olhamos para o oceano é a cor do céu refletida na água. A cor própria da água é um azul-esverdeado.

28 Obs.: por que a água é azul-esverdeada? O azul profundo quando olhamos para o oceano é a cor do céu refletida na água. A cor própria da água é um azul-esverdeado. Embora a água seja praticamente transparente à luz, ela absorve fortemente as ondas infravermelhas. As moléculas de água entram em ressonância nas frequências da faixa do infravermelho. A energia do infravermelho é convertida em energia interna da água, razão pela qual a água esquenta quando exposta à luz solar. As moléculas de água acabam entrando um pouco em ressonância com a cor vermelha, absorvendo-a mais que as demais cores. O complementar do vermelho é o ciano. espuma branca

29 Obs.: posição aparente dos astros A atmosfera, como um todo, não pode ser considerada um meio homogêneo. À medida que a altitude aumenta, a densidade do ar diminui e, consequentemente, diminui o seu índice de refração. Assim, em camadas inferiores o índice de refração do ar é maior do que em camadas mais altas. Ao penetrar na atmosfera, o raio de luz passa a ser aproximar cada vez mais da normal. Um observador na Terra, recebendo esse raio, associa a ele uma trajetória retilínea e vê o astro numa posição aparente.

30 Devido à elevação aparente é que o Sol pode ser visto, mesmo quando está abaixo da linha do horizonte, antes de nascer e após se pôr.

Documentos relacionados

1 Conceitos iniciais. 2 Índice de refração absoluto. 3 Dioptro plano (conceito) 4 Elementos da refração. 5 1ª lei da refração. 6 2ª lei da refração

1 Conceitos iniciais. 2 Índice de refração absoluto. 3 Dioptro plano (conceito) 4 Elementos da refração. 5 1ª lei da refração. 6 2ª lei da refração 1 Conceitos iniciais 2 Índice de refração absoluto 3 Dioptro plano (conceito) 4 Elementos da refração 5 1ª lei da refração 6 2ª lei da refração 7 Simulador 8 Análise do desvio do raio incidente (n 2 >