O que você deve saber sobre
REFRAÇÃO DA LUZ
A passagem da luz de um meio a outro envolve mudança em sua
velocidade de propagação. Dependendo do ângulo de incidência do
feixe, pode haver também um desvio na direção da propagação.
Esse desvio foi explicado por Fermat em 1654, por meio do princípio
segundo o qual a luz sempre perfaz o percurso de menor tempo.
A colher parece quebrada porque o raio
de luz que incide sobre ela sofre um
desvio ao mudar de meio (do ar para a
água), e cada meio apresenta um índice
de refração (n) próprio.
REFRAÇÃO DA LUZ
MAGDALENA SZACHOWSKA/SHUTTERSTOCK
I. Refração
I. Refração
Índice de refração
Grandeza adimensional que representa o número de vezes em que a
velocidade da luz, naquele meio (v), é menor que no vácuo (c).
n ≥ 1, já que a velocidade da luz no vácuo será sempre maior ou igual à
sua velocidade em outro meio.
REFRAÇÃO DA LUZ
I. Refração
1a lei da refração
Pertencem ao mesmo plano o raio incidente RI, o raio refratado RR e
a normal N à superfície de separação S.
REFRAÇÃO DA LUZ
I. Refração
2a lei da refração
Os ângulos de incidência e refração se relacionam com os respectivos
índices de refração de acordo com a lei de Snell-Descartes,
expressa por:
REFRAÇÃO DA LUZ
I. Refração
Ângulo limite e reflexão total
Quando n1 < n2, i = 90º.
L: ângulo limite
REFRAÇÃO DA LUZ
I. Refração
Ângulo limite e reflexão total
Quando n1 > n2, r = 90º.
REFRAÇÃO DA LUZ
I. Refração
Ângulo limite e reflexão total
Nos dois casos, a aplicação da lei de Snell-Descartes leva à expressão:
^
REFRAÇÃO DA LUZ
GIPHOTOSTOCK/PHOTO RESEARCHERS/LATINSTOCK
GIPHOTOSTOCK/PHOTO RESEARCHERS/LATINSTOCK
No segundo caso, se a luz incide com ângulo maior que L, ocorre
reflexão total, e o raio refletido permanece no meio 1.
II. Dioptro plano
2
1
O peixe parece mais próximo da superfície do que realmente está. O valor de x’
depende dos índices de refração do ar e da água.
REFRAÇÃO DA LUZ
III. Lâmina de faces paralelas
Numa lâmina de espessura e, o desvio
lateral d depende dos ângulos de incidência
i e de refração r, de acordo com a expressão:
REFRAÇÃO DA LUZ
IV. Prismas
São compostos basicamente de duas lâminas de faces não paralelas,
as faces laterais.
Abertura A: ângulo entre as duas lâminas de um prisma
Desvio angular total
Secção principal do prisma mostrando os
elementos necessários ao cálculo do desvio total.
A partir da figura acima, é possível demonstrar
que o desvio total a é dado por:
REFRAÇÃO DA LUZ
IV. Prismas
Prismas de reflexão total
O prisma reto pode ser posicionado para produzir um desvio de 90º (A) ou de 180º (B) na luz incidente.
REFRAÇÃO DA LUZ
Simulador: Refração
Clique na imagem para ver o simulador.
REFRAÇÃO DA LUZ
V. Dispersão da luz
DAVID PARKER/SCIENCE PHOTO LIBRARY/ LATINSTOCK
O prisma também pode ser usado para decompor a luz branca em
infinitos raios de luzes monocromáticas. A dispersão ocorre porque
os índices de refração são distintos para cada radiação
monocromática. Assim, os ângulos de refração são diferentes.
Observe que a luz vermelha desvia menos que a violeta.
REFRAÇÃO DA LUZ
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
1
(PUC-SP)
Com o auxílio de um aparelho especial, foi possível medir a velocidade de um feixe de luz monocromática dentro de dois sólidos
transparentes. No sólido A, a velocidade da luz é maior que no sólido B.
Nestas condições, o índice de refração:
a) do sólido A é maior que o do sólido B.
b) do sólido A é menor que o do sólido B.
c) não pode ser determinado porque não é suficiente o conhecimento das
duas velocidades.
d) do sólido A deve ser igual ao de B por se tratar de dois sólidos
transparentes.
e) a pergunta é absurda porque a velocidade da luz é uma constante
universal.
RESPOSTA: B
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
3
(PUC-Campinas-SP)
Um raio de luz vermelha se propaga no ar e atinge a superfície de uma peça de quartzo sob ângulo de incidência de 45º e
penetra no cristal sofrendo desvio de 15º.
O índice de refração do cristal, em relação ao ar, é:
a) 1,45.
b) 1,50.
c) √3.
d) √2.
RESPOSTA: D
e) 1,33.
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
4
(PUC-SP)
Dada a tabela abaixo, é possível observar a reflexão total, com luz incidindo, do:
a) gelo para o quartzo.
b) gelo para o diamante.
c) quartzo para o rutilo.
d) rutilo para o quartzo.
e) gelo para o rutilo.
RESPOSTA: D
O fenômeno da reflexão total ocorre apenas quando a luz viaja
do meio mais refringente para o menos refringente. Portanto,
dentre as opções, o fenômeno da reflexão total poderá ser
observado na passagem da luz do rutilo para o quartzo.
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
7
(Uece)
Uma folha de papel, com um texto impresso, está protegida por uma espessa placa de vidro. O índice de refração do ar é 1,0 e
o do vidro 1,5.
Se a placa tiver 3 cm de espessura, a distância do topo da placa à
imagem de uma letra do texto, quando observada na vertical, é:
a) 1 cm. b) 2 cm. c) 3 cm. d) 4 cm.
RESPOSTA: B
Escolhendo uma letra do texto
(objeto) distante do da interface
ar-vidro, o observador enxergará
sua imagem a uma distância di da
interface, com di < do.
Observe a figura:
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
8
(Unifei-MG)
Considere um prisma de ângulo de abertura igual a 30º, envolvido pelo ar. Qual o valor do índice de refração do material que
constitui o prisma, para que um raio de luz monocromática, incidindo normalmente em uma das suas faces, saia tangenciando
a face oposta?
a) 0,5
RESPOSTA: D
b) 2
√3
c) 1,5
d) 2
e) 0,75
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR