Refração da Luz


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, seja um copo de vidro com água, 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 (constante de proporcionalidade) 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.

Refração da Luz

Incidência da luz

No fenômeno da refração, ocorre a alteração da velocidade de propagação da luz por meio de 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.

Veja também: Tudo sobre a luz.

Dioptro

Na física, dioptro corresponde à interface entre dois meios homogêneos e transparentes, e segundo a superfície dióptrica (forma da superfície de separação entre os meios), os dioptros são classificados em: planos, esféricos, cilíndricos, dentre outros.

Leis da Refração da Luz

O fenômeno da refração é regido por duas leis básicas:

  1. 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.
  2. 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:

Refração da Luz

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:

Refração da Luz

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 = 2.108/2.108

n = 1,5

Logo, o índice de refração do vidro é 1,5.

Para saber mais sobre o fenômeno de reflexão: Reflexão da Luz.