Refração da Luz Refração da Luz Mudança de velocidade devido à mudança de meio de propagação. velocidade Varia ao mudar de meio

ÍNDICE DE REFRAÇÃO ABSOLUTO O índice de refração absoluto n de um meio, para determinada luz monocromática, é a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio em questão (v):

O índice de refração absoluto de qualquer material é sempre n≥1 Índice de refração absoluto: é uma medida da refringência de um meio material (símbolo  n).

VELOCIDADE DA LUZ (vácuo) ÍNDICE DE REFRAÇÃO DO MEIO Número ( adimensional) que representa quantas vezes em um meio, a velocidade da luz é menor que no vácuo n = c / v c - Velocidade da luz (vácuo) V - Velocidade da luz (meio)

.Exemplo 1 Em um experimento, a luz atravessa uma placa de vidro com velocidade igual a. Sabendo que a velocidade da luz no vácuo é de, qual o índice de refração do vidro?

O ângulo de incidência nem sempre é igual ao de Refração Sem desvio Com desvio i = r = 0 ºi ≠ r

Refração com e sem desvio: meio 1 meio 1 meio 2 meio 2

X SAIR 1 a lei: o raio incidente (RI), a normal à superfície de separação (N) e o raio refratado (RR) estão no mesmo plano. Leis da refração Meio 1 Meio 2 Plano de incidência 1 Refra ç ão da luz

X SAIR 1a. Lei da Refração RI, RR e N são coplanares RI, RR e N são coplanares meio 1 meio 2

X SAIR Leis da refração 2 a lei (Snell-Descartes): a razão entre o seno do ângulo de incidência ( i ) e o seno do ângulo de refração ( r ) depende apenas dos meios nos quais a luz se propaga. ^ ^ 1 Refra ç ão da luz sen i.n 1 = sen r.n 2 sen i.v 2 = sen r.v 1

X SAIR Consequências da lei de Snell-Descartes (Diminuição de velocidade) Meio 1 Meio 2 Direção original 1 Refra ç ão da luz

X SAIR Consequências da lei de Snell-Descartes (Aumento de velocidade) Meio 1 Meio 2 Direção original 1 Refra ç ão da luz

X SAIR Consequências da lei de Snell-Descartes Meio 1 Meio 2 1 Refra ç ão da luz

V= km/s V= km/sV= km/s Quanto mais refringente mais próximo da normal.

Conclusão: cn= v n v + refringente possui a menor velocidade. + refringente + próximo da normal.

Índice de Refração Relativo = n A,B = nAnA nBnB Índice de um dado meio em relação a outro meio qualquer não em relação ao vácuo meio A meio B n A,B = 1/1,5 n B,A = 1,5/1

N L S n A= 1 n B = 2 nAnA nBnB › Ângulo Limite

Condições para ocorrer reflexão total: 1 a. ) O raio deve viajar do meio + para o meio - 2 a. ) i > L

X SAIR Ângulo limite É o menor ângulo de incidência da luz em uma superfície de separação entre dois meios a partir do qual ela é totalmente refletida. 2 Reflexão total N N

X SAIR Determinação do ângulo limite 2 Reflexão total N

REFLEXÃO TOTAL DA LUZ – ÂNGULO LIMITE Meio 2 Meio 1 Meio 2 › Meio 1

X SAIR 2 Reflexão total Reflexão total

X SAIR + – reflete refrata rasante Totalmente refletido (i>L) L

X SAIR CÁLCULO DO ÂNGULO LIMITE (menor) (maior)

Aplicações: Periscópio Fibra Óptica

X SAIR Fibras ópticas KEVIN CURTIS/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK 2 Reflexão total Bainha Isolamento Capa Casca Núcleo

X SAIR O brilho dos diamantes Luz branca Mais do que 24º, de modo que toda luz é refletida Internamente. Menos do que 24º, de modo que toda luz é refratada. GEORGE B. DIEBOLD/CORBIS/LATINSTOCK 2 Reflexão total

X SAIR Miragem na estrada D. LEVESQUE/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK 2 Reflexão total

X SAIR Miragem na estrada 2 Reflexão total

X SAIR Miragem no deserto 2 Reflexão total

X SAIR Dioptro plano PHOTO RESEARCHERS/LATINSTOCK 3 Refra ç ão em dioptros planos e em lâminas de faces paralelas Imagem Objeto N

II. Dioptro plano,é o conjunto de 2 meios homogêneos e transparentes separados por uma superfície plana S 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

Ao olhar para a água (vindo do ar) o peixe sempre está mais fundo do que parece estar. Posição Aparente

X SAIR Lâmina de faces paralelas SCIENCE PHOTOS/ALAMY/OTHER-IMAGES 3 Refra ç ão em dioptros planos e em lâminas de faces paralelas

III. Lâmina de faces paralelas. Conjunto de tres meios homogeneos e transparentes separados por 2 superficies planas e 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

PRISMA A i1 r1 r2 i2 1ª face 2ª face A: ângulo de abertura do prisma i1: ângulo de incidência na 1ª face r1: ângulo de refração na 1ª face r2: ângulo de incidência na 2ª face i2: ângulo de refração na 2ª face

EQUAÇÕES DO PRISMA

Prismas de Reflexão Total Prisma de Amici i i › L Prisma de Porro i

Dispersão Luminosa Dispersão da luz policromática é a sua decomposição ao passar obliquamente de um meio para outro. Prisma de vidro vidro ar luz branca vermelho violeta

DISPERSÃO LUMINOSA A dispersão luminosa é a decomposição de uma luz policromática ao sofrer refração. Na dispersão da luz solar, a componente que sofre o maior desvio é a luz violeta, e a que sofre o menos desvio é a luz vermelha.

Prismas

Dentro do prisma a cor violeta possui a menor velocidade.(Violenta é a cor mais LENTA.) n (vermelho) < n (violeta) v (vermelho) > v (violeta) Desvio (vermelho) < Desvio (violeta )

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

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 IV. Prismas

(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. 1 REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR EXERC Í CIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: B

(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. e) 1,33. 3 EXERC Í CIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: D REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR

(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. 4 EXERC Í CIOS ESSENCIAIS REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR

(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. 7 EXERC Í CIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: B Escolhendo uma letra do texto (objeto) distante d o da interface ar-vidro, o observador enxergará sua imagem a uma distância d i da interface, com d i < d o. Observe a figura: REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR

(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 b) 8 EXERC Í CIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: D REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR 2 √3 c) 1,5 d) 2 e) 0,75