Física ÓPTICA GEOMÉTRICA Refração Luminosa Professor Eurico ( Kiko )
Refração da Luz: fenômeno que ocorre quando a luz, propagando-se em um meio, atinge uma superfície de separação e passa a se propagar em outro meio, ocorrendo uma mudança em sua velocidade de propagação!
O Conjunto Constituído pelos Meios em que a Luz se propaga e a Superfície de Separação entre eles é chamado de DIOPTRO. DIOPTRO PLANO: Superfície de Separação entre os meio é Plana. DIOPTRO CURVO: Superfície de Separação entre os meios é Curva
Quando ocorre tal mudança no meio de propagação da luz, sempre ocorre uma mudança em sua velocidade de propagação, além disso, sobe certas circunstâncias, também ocorre um desvio em sua direção de propagação, ao passar de um meio para outro.
Obs: Normalmente ocorre a reflexão e a refração simultaneamente!
Exemplos Diários da Refração Luminosa:
ÍNDICE DE REFRAÇÃO ABSOLUTO (n) A maior velocidade da Luz ocorre quando ela se propaga no vácuo: c = 300.000 km/s Em qualquer outro meio, homogêneo e transparente, a velocidade da Luz (v) é menor! A razão entre a velocidade da Luz no vácuo (c) e a velocidade da Luz em determinado meio (v), é denominada índice de refração absoluto (n) do meio: n = c v
Significado do Índice de Refração: É um número adimensional não apresenta unidade de medida que representa a dificuldade de propagação da Luz em determinado meio. Quanto maior for o valor do índice de refração de um meio, menor será a velocidade de propagação da Luz nesse meio. Portanto, é uma característica do meio em que a Luz se propaga. Como c é sempre maior que v (c > v), o índice de refração (n = c / v) absoluto é um número maior ou igual a 1 (n > 1 ou n = 1). Consideramos que no ar n = 1. Um mesmo meio pode apresentar diferentes índices de refração absoluto, dependendo da freqüência (cor) da radiação luminosa que se propaga através dele. Exemplo: Vidro Crown: cor: Violeta índice de refração: 1,532 Azul índice de refração: 1,528
ÍNDICE DE REFRAÇÃO RELATIVO Quando um meio apresenta maior índice de refração do que outro, dizemos que este é mas refringente, ou seja, nesse meio a Luz terá velocidade de propagação menor. Por exemplo: o diamante apresenta índice de refração absoluto n = 2,42 e a água, índice de refração absoluto n = 1,21; portanto a luz se propaga com maior velocidade na água do que no diamante, e podemos dizer que o diamante é mais refringente que a água. A relação entre o índice de refração absoluto de determinado meio (1) e o índice de refração absoluto de outro meio (2), chama-se índice de refração relativo entre os meios 1 e 2: n 1, 2 = n1 n2
Leis da Refração Considere um raio de Luz monocromática (I) propagando-se inicialmente com velocidade V1 em um meio 1, homogêneo e transparente, de índice de refração n1. Ao incidir em uma superfície de separação S com outro meio 2, de índice de refração n2, passa a se propagar (R) neste meio, com velocidade V2, sofrendo um desvio em sua trajetória.
I: raio de Luz incidente R: Raio de Luz Refratado S: Superfície de Separação entre os meios 1 e 2 P: Ponto de Incidência N: Reta Normal à Superfície S, em P i: ângulo de incidência r: ângulo de refração : ângulo de desvio
Primeira Lei da Refração: O Raio de Luz Incidente (I), o Raio de Luz Refratado (R) e a Reta Normal (N) são coplanares, isto é, pertencem ao mesmo plano. Segunda Lei da Refração: Lei de Snell Descartes: o ângulo de incidência (i) relaciona-se com o ângulo de refração (r) através da expressão:
I: raio de Luz incidente R: Raio de Luz Refratado S: Superfície de Separação entre os meios 1 e 2 P: Ponto de Incidência N: Reta Normal à Superfície S, em P i: ângulo de incidência r: ângulo de refração : ângulo de desvio
Conseqüências da Lei de Senell - Descartes Desvios ( ): 1 caso: Quando o Raio de Luz Incidente (I), incide normalmente à Superfície (S), isto é, quando i = 0. Neste caso, não ocorrerá desvio na direção de propagação do Raio deluz após sofrer a refração.
2 Caso: Raio de Luz Incidente (I), incidindo na Superfície (S), formando um ângulo de incidência i diferente de zero. Pode acontecer duas situações neste caso: Se o meio de incidência (1) for menos refringente que o meio de refração (2), então n1 < n2, e a velocidade de propagação da Luz no meio 2 será menor que a velocidade de propagação da luz no meio 1 (V1 > V2). Nesta situação, teremos: sen i > sen r. Isso significa que o raio refratado se aproxima da reta Normal (N)
Se o meio de incidência (1) for mais refringente que o meio de refração (2), então n1 > n2, e a velocidade de propagação da Luz no meio 2 será maior que a velocidade de propagação da luz no meio 1 (V1 < V2). Nesta situação, teremos: sen i < sen r. Isso significa que o raio refratado se afasta da reta Normal (N).
Obrigado! Professor Eurico ( Kiko )