Capítulo: 27 Refração da Luz

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1 Capítulo: 27 Refração da Luz www.isrrael.com.br
Professor: ISRAEL AVEIRO

2 Refração luminosa – Conceitos
CONSIDERAÇÕES INICIAIS Um feixe de luz se desvia ao passar do ar para a água ou vice versa. Para observar esse efeito basta mergulhar um lápis em um copo com água. Esse desvio se deve a uma mudança na velocidade da luz ao passar de um meio transparente para outro e chama-se Refração da Luz. A REFRAÇÃO corresponde à passagem da luz de um meio material para outro diferente, através de uma superfície que os separa. Nesta passagem pode ou não haver desvio, dependendo da forma como o pincel de luz atinge a superfície. Os meios materiais por onde a luz se propaga antes e depois da refração devem ser transparentes para que a trajetória seja retilínea ou translúcidos, quando a luz pode sofrer refração mas a trajetória dos raios de luz não será retilínea e sim com alterações bruscas de direção de propagação.

3 Refração luminosa e Reflexão Luminosa
Reflexão e refração são fenômenos muito comuns que estão relacionados à propagação da luz. Quando a luz está se propagando em um determinado meio e atinge uma superfície, como um bloco de vidro transparente, por exemplo, parte dessa luz retorna para o meio no qual estava se propagando. Este fato é chamado de reflexão da luz. Já a outra parte da luz que passa para o outro meio, é a refração da luz. Esses dois fenômenos ocorrem de forma simultânea, no entanto, pode acontecer de um prevalecer sobre o outro, mas isso depende da natureza dos meios que a luz esta incidindo e das condições de incidência.

4 LEIS DA REFRAÇÃO 1ª Lei : Como no caso da reflexão, aqui também o raio incidente, a reta normal e o raio refratado deverão estar contidos sempre num mesmo plano.

5 ÍNDICE DE REFRAÇÃO ABSOLUTO
c → velocidade da luz no vácuo m/s ou km/s v → velocidade da luz no meio em questão. nar = nvácuo = 1 O índice de refração sempre será maior ou igual a 1. Nunca menor que 1!!! Fique atento! O desvio que a luz sofre quando passa de um meio para outro, depende da velocidade da luz nos dois meios. A grandeza física que relaciona as velocidades nos dois meios, é o índice de refração relativo (n12), que é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no primeiro meio (v2) e a velocidade da luz no segundo meio (v1):

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7 Lei de Snell 2ª Lei : Existe uma relação entre os ângulos de incidência e de refração de um raio de luz.  Esta relação é representada pela Lei de Snell-Descartes.  A Lei de Snell-Descartes diz que o índice de refração do  meio A  (nA)  multiplicado pelo seno do ângulo de incidência (sen i) deve ser igual ao índice de refração do meio B  (nB) multiplicado pelo seno do ângulo de refração (sen r). Matematicamente temos:

8 Cálculo do ângulo limite (L):
• Refração da Luz: Variação  da velocidade de propagação da luz quando ocorre mudança de meio. Esta variação quase sempre vem acompanhada de desvio do raio luminoso. • Índice de Refração Relativo: • Reflexão Total - Fibras Ópticas; - Miragens; Condições: - A luz deve vir do mais refringente para o menos refringente; - O ângulo de incidência deve  maior ou igual ao ângulo limite(L); Cálculo do ângulo limite (L): n1 = (menor) n2 = (maior)

9 Aplicação de reflexão total: a fibra ótica, que é usada nos sistemas de comunicação e na medicina para examinar internamente o corpo humano. É constituída de um fio muito fino de quartzo (1/10 mm de diâmetro, aproximadamente). Quando um feixe de luz penetra em uma fibra ótica sofre múltiplas reflexões totais nas paredes internas, fazendo com que a luz seja CONFINADA e conduzida ao longo de uma trajetória qualquer.

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11 EXERCÍCIOS: Refração da Luz
01. Certa luz monocromática apresenta num meio material velocidade igual a km/s. Sendo a velocidade da luz no vácuo km/s, determine o índice de refração absoluto para esse meio. 02. Determine o índice de refração absoluto de um líquido onde a luz se propaga com a velocidade de km/s. A velocidade da luz no vácuo é km/s. 03. O índice de refração absoluto da água é 1,3 para certa luz monocromática. Qual a velocidade de propagação da luz na água, se no vácuo ela se propaga com a velocidade de km/s? 04. O índice de refração absoluto do vidro é 1,5 para certa luz monocromática. Qual a velocidade de propagação dessa luz no vidro? 05. Determine a velocidade da luz que se propaga na água, se o índice de refração absoluto desta é de 1,33 e a velocidade da luz no vácuo de 3 x 108 m/s. 06. O índice de refração do vidro em relação ao vácuo vale 1,50. Sabendo-se que a velocidade da luz no vácuo é de 3 x 108 m/s, determine a velocidade de propagação da luz no vidro.

12 EXERCÍCIOS: - Lei de Snall-Descartes
07. Numa substância A, a velocidade da luz é km/s; numa substância B é km/s. Determine: a) o índice de refração relativo da substância A em relação à substância B; b) o índice de refração relativo da substância B em relação à substância A. 08. Um raio luminoso incide na superfície que separa o meio A do meio B, formando um ângulo de 60° com a normal no meio A. O angulo de refração vale 30° e o meio A e o ar, cujo índice de refração e nA = 1. Determine o índice de refração do meio B (nB). Dados: sen 30° = 0,5 e sen 60° = 0,9. 09. Quando se propaga de um meio A para um meio B, incidindo sob angulo de 45° com a normal, um raio luminoso se refrata formando com a normal um angulo de 60° . Sendo 1,4 o índice de refração do meio B, determine o índice de refração do meio A . Dados: sen 45° = 0,7 e sen 60° = 0,9.

13 EXERCÍCIOS: - Lei de Snall-Descartes
10. Um feixe de luz monocromática incide na superfície de separação entre dois meios com índices de refração NA e NB. Sabendo que os ângulos de incidência e de refração são 30° e 45º, respectivamente, determine a razão entre NA e NB. 11. Um feixe luminoso incide na superfície de separação entre os meios A e B. Sabendo que o ângulo de incidência corresponde a 30° e que o índice de refração de A é 2,2, determine o valor do índice de refração do meio B para que o ângulo de refração seja 45°. Dados: sen30º = 0,5; sen45° = 0,7 12.Um pescador avista um peixe em um lago a uma distância aparente de 0,5 m da superfície. Considerando os índices de refração do ar (n = 1) e da água (n = 1,33), qual deve ser a distância real entre a superfície da água e o peixe? N obs / N obj = H imagem / H obj 1/1,33 = 0,5/Ho 1.Ho = 0,665 Ho = 0,665 metros (distância real) Logo: x = Ho – Hi >> 0,665 – 0,5 >> 0,165 m