Refração

Refração
Refração da Luz
Mudança de velocidade devido à mudança de
meio de propagação.
AR
Água
Velocidade
Varia ao
mudar de
meio
Índice de refração absoluto: é uma medida da refringência de
um meio material (símbolo  n).
O índice de
refração
absoluto de
qualquer
material é
sempre n≥1
nar ,vácuo  1
VELOCIDADE DA LUZ
(vácuo)
c  300.000km / s  3.10 m / s
8
ÍNDICE DE REFRAÇÃO DO MEIO
Número (adimensional) que representa quantas
vezes em um meio, a velocidade da luz é menor
que no vácuo.
c
n= v
c - Velocidade da luz (vácuo)
V - Velocidade da luz (meio)
O ângulo de incidência nem sempre
é igual ao de refração.
Sem desvio
i=r=0º
Com desvio (i ≠ 0)
i≠r≠0
Refração “comum”:
N
raio
incidente
•1º
•2º
3º Q
4º Q
r̂
î
n1
n2
n2 > n1
î r̂
raio
refratado
N
n2 > n1
r̂
n1
n2
î
Refração com e sem desvio:
constante
f=
meio 1
meio 2
Leis da refração
• 1a Lei O raio incidente, o
raio refratado e a normal
pertencem ao mesmo
plano.
Raio incidente
i
Normal
Meio 1: n1
Superfície
• 2a Lei
Lei de Snell-Descartes
sen i.n1 = sen r .n2
Meio 2: n2
r
Raio refratado
V=225.000km/s
V=200.000km/s
V=125.000km/s
Quanto mais refringente
mais próximo da normal.
Conclusões:
c
n= v
+ refringente possui a
menor velocidade.
+ refringente + próximo da
normal.
Índice de Refração Relativo
n
nA,B= nA
B
meio A
meio B
•Pode assumir qualquer
valor positivo
nA,B= 1/1,5
nB,A= 1,5/1
Continuidade Óptica
Desvio Lateral
i
e
r
r
i
d
Desvio Lateral
sen(î  rˆ)
d e
cos rˆ
• e  espessura da lâmina
• i  ângulo de incidência
• r ângulo de refração
Posição Aparente
Ao olhar para a água
(vindo do ar) o peixe
sempre está mais fundo
do que parece estar.
Note que a piscina aparenta
estar ficando rasa, mas na
realidade não está. Esse
efeito é provocado pela
refração da luz na água.
Perceba a diferença na
parte da régua submersa e
na parte da régua que se
encontra fora da água.
Obs.: O canudo não está
onde aparenta estar.
nobjeto
Re al

Apa nobservador
• Distância sempre em
relação a superfície.
• Olhos do observador
substituir nobs
Afastamento Visual
Posição Aparente da Imagem
Refração “anormal”:
N
raio
incidente
î
•2º
•1º
3º Q
4º Q
r̂
n1
nanormal
raio
refratado
na > n1
r̂ î
Ângulo Limite
Quando o raio
refratado é de 90º
(refração rasante) o
ângulo de incidência
é denominado de
ângulo LIMITE.
LIMITE só ocorre
do meio + para o
meio - refringente.
nB›nA
N
_
r = 90º
nA
nB
+
L
NORMAL
reflete
L
+
–
reflete
Totalmente
refletido (i>L)
refrata rasante
refrata
Cálculo do ângulo limite:
Seno L
=
n
-
n
+
Se passa do limite ocorre
reflexão TOTAL
AR
H2 O
Exemplo de reflexão total da luz na interface entre o vidro e ar.
Condições para ocorrer
reflexão total:
1a.) O raio deve viajar do
meio
+ para o meio -
a.
2 )
i > L
Meio 2
› Meio 1
Meio 1
Meio 2
Aplicações:
Periscópio
Fibra
Óptica
Prismas de reflexão total
i›L
Prisma de Amici
Prisma de Porro
i
i
RESUMO:
1a. Lei da Refração
meio 1
meio 2
•RI, RR e N são coplanares
2a. Lei da Refração
LEI DE SNELL-DESCARTES
n1.seni  n2.senr
Real
Apa
=
nobj
nobs
i
e
r
d
i
e
r
REFLEXÃO TOTAL
Qual meio é mais refringente?
1
1
2
2
1
1
2
2
AR
H2 O
nA
senL 
nB
(menor)
(maior)
Metamaterial
i
Ar
Metamaterial
r
Aplicações:
• raio luminoso vindo do + em direção ao –
• ângulo de incidência (î) maior que o limite.
Aplicações:
Fibra óptica
Miragem
DISPERSÃO
Luz policromática sofrendo decomposição em luzes
monocromáticas ao mudar de meio (refração oblíqua).
Vermelho
Alaranjado
Amarelo
Verde
Azul
Anil
Violeta
DISPERSÃO
Dispersão da Luz Branca
O indíce de refração de um material(com exceção do ar
e vácuo) é diretamente proporcional a frequência da luz
monocromática.
f violeta › f vermelho
n violeta › n vermelho
Normal
Luz
branca
Ar
Prisma
n(vermelho) < n(violeta)
Dentro do prisma a cor
violeta possui a menor
(vermelho) > v(violeta)
velocidade.(Violenta é
Desvio(vermelho) < Desvio(violeta)
a cor mais LENTA.)
v
Índice de refração
c
n=
v
Índice relativo
nA
nA , B =
nB
Lei de Snell-Descartes
n1.sen1 = n 2.sen 2
Ângulo limite
nmenor
sen L 
nmaior
Desvio lateral
sen(i  r)
d  e.
cosr
Posição aparente
nobjeto
nobservador
Real

Apa