Refração da Luz: o que é, leis e índice
A refração da luz é um fenômeno óptico que ocorre quando a luz sofre mudança do meio de propagação, ou seja, do meio de incidência para o meio de refração, onde há variação de velocidade da propagação. Lembre-se que a luz é uma forma de onda que se propaga em determinada velocidade e essa velocidade dependerá do meio no qual ela se propaga.
Dessa maneira, considera-se a velocidade da luz no ar, diferente da água, de modo que quando passa de um meio para o outro, ocorre a refração, ou o desvio do feixe de luz.
Nesse processo, ocorrerá a diminuição da velocidade da luz e do comprimento da onda, entretanto a frequência não será alterada. Por isso, quando colocamos um objeto num copo com água, ou quando observamos uma piscina estando fora dela, temos a ilusão de que o objeto está quebrado, no caso do copo, e a piscina possuir menor profundidade.
Incidência da luz
No fenômeno da refração, ocorre a alteração da velocidade de propagação da luz e um desvio da direção original, ou seja, a luz sofre um desvio angular em relação à reta normal, de modo que passa de um meio transparente para outro transparente diferente.
Assim, se a incidência da luz no meio for normal, ou seja, apresenta o ângulo de incidência igual a zero, a luz não sofrerá desvio e, portanto, seu ângulo refratado será nulo. Por outro lado, quando a incidência da luz provoca um desvio oblíquo, o raio luminoso se aproximará mais da reta normal, levando ao desvio na trajetória luminosa, ou seja, o fenômeno da refração.
Na física, à interface entre dois meios homogêneos e transparentes se chama dioptro. As superfícies dióptricas são classificadas em: planas, esféricas, cilíndricas, dentre outras, de acordo com a forma da superfície de separação entre os meios.
Veja também:
Leis da Refração da Luz
O fenômeno da refração é regido por duas leis básicas:
- Primeira Lei da Refração: regida pelo enunciado “O raio incidente, o raio refratado e a normal, no ponto de incidência, estão contidos num mesmo plano”, ou seja, são coplanares. Em outros termos, o plano de incidência e o plano da luz refratada coincidem.
- Segunda Lei da Refração: A Lei de Snell-Descartes é aquela em que calcula-se o valor do desvio sofrido pela refração da luz. Postula que “Os senos dos ângulos de incidência e refracção são diretamente proporcionais às velocidades da onda nos respectivos meios”, representado pela expressão: na.senθa = nb.senθb.
Índice de Refração
O índice de refração determina a relação existente entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade no meio. Note que quanto maior a frequência da luz, maior será o índice de refração; são classificados em: absoluto e relativo.
Índice de Refração Absoluto
Representado pela letra n, o índice de refração absoluto corresponde a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio considerado (v), na medida que, quanto maior for o índice de refração de um meio, menor será a velocidade de propagação da luz nesse meio. Observe que o índice de refração absoluto sempre tem um valor maior ou igual a 1 (n ≥ 1), sendo calculado pela seguinte expressão:
Donde:
n: índice de refração (adimensional, não há unidade de medida)
c: velocidade da luz no vácuo (c = 3.108 m/s)
v: velocidade da luz no meio (m/s)
Índice de Refração Relativo
O índice de refração relativo calcula o índice de um meio para o outro, expresso pela seguinte fórmula:
Onde,
n: índice de refração (adimensional, não há unidade de medida)
v: velocidade da luz no meio (m/s)
Exercício Resolvido
Calcule o índice de refração do vidro, se a luz que atravessa a placa possui velocidade 2.108m/s. Considere o valor da velocidade da luz no vácuo: 3.108 m/s
Para calcular o índice de refração de determinado meio, utiliza-se a expressão: n = c/v, assim, basta substituir os valores no qual (c) representa a velocidade da luz no vácuo, e (v) a velocidade no meio:
n = 3.108/2.108
n = 1,5
Logo, o índice de refração do vidro é 1,5.
Para saber mais sobre o fenômeno de reflexão: Reflexão da Luz e exercícios sobre refração da luz.
Aproveite e entenda porque o céu é azul.
MATÉRIA, Equipe. Refração da Luz: o que é, leis e índice. Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/refracao-da-luz/. Acesso em: