REFRAÇÃO DA LUZ
INTRODUÇÃO
Quando um feixe de luz incide em um meio homogêneo e transparente, pode ocorrer absorção, reflexão ou transmissão da luz.
Quando a transmissão da luz de um meio para outro é acompanhada de mudança de velocidade, dizemos que houve refração da luz. Em muitos casos, quando a luz sofre refração, a sua direção de propagação é alterada. A refração é importante para o entendimento de muitos fenômenos do cotidiano: como a aparente profundidade menor de uma piscina, a impressão de que o asfalto está molhado numa viagem em dias quentes, a formação das cores do arco-íris. A refração está presente também na fabricação de instrumentos ópticos, como: lunetas, microscópios, óculos e instrumentos de projeção.
ÍNDICE DE REFRAÇÃO ABSOLUTO
Sabe-se que a luz é mais rápida no vácuo onde sua velocidade de propagação é aproximadamente c = 3 . 108 m/s. Entretanto, em outros meios materiais refringentes (onde a luz tem resistência à sua propagação), que sejam homogêneos e transparentes, a velocidade da luz (v) é menor que c. Para comparar a velocidade da luz em meios materiais com a velocidade da luz no vácuo, define-se o índice de refração absoluto como:
Onde: n ® é o índice de refração de um determinado meio
c ® é a velocidade da luz no vácuo
v ® é a velocidade da luz no meio estudado
Observações
- O menor índice de refração é do vácuo onde n = 1.
- Para qualquer outro meio o índice de refração é sempre maior que 1, pois c > v.
- no estudo da óptica geométrica, considera-se o índice de refração do ar igual ao do vácuo, n = 1
- Observa-se que quanto maior a velocidade da luz no meio, menor será seu índice de refração.
- Diz-se que um meio é mais refringente que o outro quando seu índice de refração absoluto é maior que o de outro meio. Assim a velocidade de propagação da luz será menor que do outro meio
- o índice de refração não possui unidade de medida, considerada grandeza adimensional, pois é o quociente entre duas velocidades.
- O índice de refração de um mesmo meio depende da cor da luz monocromática que nele viaja, assim, para cada cor o meio tem um índice de refração diferente.
- O fenômeno da refração ocorre simultaneamente com os fenômenos da reflexão e absorção
ÍNDICE DE REFRAÇÃO RELATIVO
Suponha dois meios transparentes, 1 e 2, cujos índices de refração absolutos para uma mesma luz monocromática valem, respectivamente, n1 e n2. Define-se o índice de refração relativo do meio 2 em relação ao meio 1 como:
LEIS DA REFRAÇÃO
Considerando um raio de luz monocromático, propagando-se num meio 1 de índice de refração n1 e que incide na superfície S que separa este meio 1 de outro meio 2, de índice de refração n2. No ponto de incidência deste raio de luz, traça-se uma reta normal à superfície de incidência, assim, determina-se o ângulo de incidência do raio de luz, formado pelo raio incidente e esta reta normal.
O raio de luz passa então a se propagar no meio 2, alterando sua velocidade de propagação. Devido a esta mudança na velocidade, o raio de luz sofre um desvio na sua direção de propagação. O ângulo de refração é formado pelo raio de luz refratado e a reta normal à superfície de separação dos meios.
1ª. Lei
O raio incidente, o raio refratado e a normal à superfície de separação, no ponto de incidência, são coplanares.
2ª. Lei
Lei de Snell-Descartes: A razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração é constante e igual à razão entre os índices de refração do segundo meio e o primeiro meio.
ou n1 . sen i = n2 . sen r
De acordo com a lei de Snell-Descartes, pode-se concluir que:
Com n1 < n2 ® A luz vai do meio menos para o meio mais refringente: o raio refratado se aproxima da normal.
Com n1 > n2 ® A luz vai do meio mais para o meio menos refringente: o raio refratado se afasta da normal.