INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA PARAÍBA Campus Princesa Isabel. Refração da Luz. Disciplina: Física II Professor: Carlos Alberto

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Maria do Pilar de Barros Barateiro
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1 ISTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊCIA E TECOLOGIA PARAÍBA Campus Princesa Isabel Refração da Luz Disciplina: Física II Professor: Carlos Alberto

2 Objetivos de aprendizagem Ao estudar este capítulo você aprenderá: Identificar o fenômeno da refração em alguns casos simples; Relacionar a reflexão interna total ao funcionamento das fibras ópticas; Associar a refração e as lentes estudadas à situações reais em que elas podem ser utilizadas, em função de suas propriedades.

4 Refação da luz Velocidade da luz no vácuo: O que caracteriza a refração é a variação da velocidade de propagação e não o desvio que a luz pode (ou não) sofrer. A relação entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz considerada no meio em questão (v) é denominada índice de refração absoluto (n) do meio.

5 Refação da luz Observações: i. O índice de refração é adimensional. ii. Quanto maior o índice de refração de um meio, menor será a velocidade da luz dentro desse meio. iii. O índice de refração é sempre maior ou igual a 1. iv. O índice de refração depende do meio e do tipo de luz. v. Quando um meio apresenta índice de refração absoluto maior do que outro, dizemos que ele é mais refringente. vi. O índice de refração é diferente para cada cor componente da luz branca apresentando valor máximo para a luz violeta e mínimo para a luz vermelha.

6 Refação da luz MEIO Diamante Vidro n 2,42 1,5 1,9 Cor n Violeta 1,532 Azul 1,528 Quartzo 1,54 Verde 1,519 Glicerina 1,47 Amarelo 1,517 Álcool etílico 1,36 Laranja 1,514 Água 1,33 Vermelho 1,513 Esquerda: os valores de alguns índices de refração para a radiação amarela de uma lâmpada de sódio. Direita: o índice de refração do vidro crown para algumas cores. Índice de refração relativo:

7 Exercícios de aplicação Exemplo 01: A velocidade de propagação da luz em certo líquido é a metade da velocidade de propagação da luz no vácuo. Determine o índice de refração absoluto do líquido. Exemplo 02: O índice de refração absoluto do vidro é 1,5. A velocidade de propagação da luz no vácuo é igual a 3,0 x 108 m/s. Qual a velocidade de propagação da luz no vidro? Exemplo 03: O índice de refração absoluto da água é 4/3 e o do vidro é 3/2. Determine: a) O índice de refração da água em relação ao vidro; b) A relação entre a velocidade de propagação da luz no vidro e a velocidade de propagação da luz na água. Exemplo 04: As velocidades de propagação da luz em dois meios, A e B, são respectivamente iguais a 2,5 x 108 m/s e 2,0 x 108 m/s. Determine o índice de refração do meio A em relação ao meio B.

8 As leis da refração Raio incidente 1ª Lei: A reta normal à superfície, o raio incidente e o raio refratado são coplanares. meio 1 meio 2 2ª Lei (Lei de Snell-Descartes): Raio refratado O produto do índice de refração pelo seno do ângulo que a luz forma com a reta normal é constante em cada meio

9 Ângulo limite Quando um raio de luz monocromática se propaga do meio menos refringente para o meio mais refringente, não existe nenhuma restrição à ocorrência da refração. meio 1 meio 2 o caso em que a luz passa para um meio menos refringente (n2 < n1) ocorre o inverso. meio 1 meio 2

10 Exercícios de aplicação Exemplo 04: Um raio de luz monocromática, propagando-se no ar, cujo índice de refração é igual a 1,0, incide na superfície de separação com um líquido de índice de refração. Sendo de 60º o ângulo de incidência, determine o ângulo de refração. Exemplo 05: A trajetória de um raio de luz que atravessa um meio A, de índice de refração,e penetra no meio B, está representada na figura abaixo. Determine: a) O índice de refração do meio B. b) a relação entre a velocidade de propagação da luz no meio A e a velocidade de propagação da luz no meio B. meio A meio B

11 Exercícios de aplicação Exemplo 06: Uma pedra preciosa cônica, de 15,0 mm de altura e índice de refração igual a 1,25, possui um pequeno ponto defeituoso sob o eixo do cone a 7,50 mm de sua base. Para esconder este ponto de quem olha de cima, um ourives deposita um pequeno círculo de ouro na superfície. A pedra preciosa está incrustada numa joia de forma que sua área lateral não está visível. Qual deve ser o menor raio r, em mm, do círculo de ouro depositado pelo ourives?

12 Exercícios de aplicação Exemplo 07: Uma lâmina de faces paralelas de um material de índice de refração n1 = 1,5 separa um material de índice de refração n2 = 2 do ar. Qual deve ser o ângulo limite θ2 de incidência sobre a lâmina para que um feixe luminoso que vem do meio 2 sofra reflexão interna total na superfície da lâmina em contato com o ar?

13 Fenômenos relacionados com a refração da luz Reflexão total

14 Fenômenos relacionados com a refração da luz Fibra ótica

15 Fenômenos relacionados com a refração da luz Refração atmosférica

16 Fenômenos relacionados com a refração da luz Dispersão luminosa

17 Dioptro plano O conjunto constituído de dois meios, (1) e (2), homogêneos e transparentes, separados por uma superfície plana S, recebe o nome de dioptro plano. A superfície S de separação é chamada superfície dióptrica.

18 Dioptro plano O conjunto constituído de dois meios, (1) e (2), homogêneos e transparentes, separados por uma superfície plana S, recebe o nome de dioptro plano. A superfície S de separação é chamada superfície dióptrica. Formação de imagens Ar Água di distância da imagem à interface; do distância do objeto à interface;

19 Dioptro plano O conjunto constituído de dois meios, (1) e (2), homogêneos e transparentes, separados por uma superfície plana S, recebe o nome de dioptro plano. A superfície S de separação é chamada superfície dióptrica. Formação de imagens Ar Água hi altura da imagem à interface; ho altura do objeto à interface;

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