Alteração da velocidade da luz de acordo com o meio de propagação
A refração é um fenômeno da óptica no qual acontece uma modificação da velocidade luz à medida em que ocorre uma mudança do meio de propagação da mesma. Isso acontece porque quando o feixe de luz atravessa a fronteira entre dois meios com índices de refração diferentes, a velocidade de propagação e o comprimento de onda se modificam.
Embora não haja alteração da frequência de onda luminosa, a velocidade e o comprimento dos feixes de luz mudam. Assim, a alteração da velocidade de propagação causa um desvio da direção original.
Nesse sentido, a luz sofre um desvio angular em relação à reta normal. Uma vez que a incidência da luz causa um desvio oblíquo, o raio luminoso se aproxima mais da reta normal, levando ao desvio na trajetória da luz, ou seja, causando a refração. Esse fenômeno é explicado pela diferença da velocidade de propagação da luz em diferentes meios.
Por outro lado, se um ângulo de incidência de luz for igual a zero, a luz não sofrerá desvio e, portanto, seu ângulo refratado será nulo, logo, não haverá refração. Esse fenômeno é explicado pela diferença da velocidade de propagação da luz em diferentes meios.
Os meios de propagação da luz e o fenômeno da refração
A luz é uma onda eletromagnética que se propaga em velocidades diferentes, a depender do meio. No vácuo, sua velocidade é de 300.000 km/s, mas ao penetrar em diferentes meios, sua velocidade reduz conforme as características do lugar onde as ondas luminosas se propagam.
Quando se trata de matéria, a propagação da luz depende de características do meio material, como densidade, espessura e composição. Durante a incidência da luz sobre uma superfície, os raios de luz podem ser refletidos regular ou difusamente e ainda podem ser refratados ou absorvidos pelo meio que incide.
A luz pode ser propagada em três diferentes meios: transparentes, translúcidos e opacos.
Olhada de cima, uma piscina aparenta estar ficando rasa, mas na realidade
trata-se do efeito provocado pela refração da luz na água. (Foto: Pixabay)
trata-se do efeito provocado pela refração da luz na água. (Foto: Pixabay)
Quando um raio luminoso incide em uma superfície refletindo de forma cilíndrica, ocorre uma reflexão regular. Quando a reflexão é difusa, os feixes de luz são refletidos em todas as direções.
Já quando superfícies absorvem aos feixes de luz que incidem sobre elas, ocorre o fenômeno da absorção. À medida em que os feixes de luz mudam de velocidade e de direção, passando de um meio para outro, ocorre a refração.
Para entender melhor esse fenômeno é importante conhecer os elementos e as duas leis que o regem.
Leis da Refração
As duas leis básicas que regem o fenômeno da refração são:
1ª Lei da Refração: explica que o raio incidente, o raio refratado e a reta normal no ponto de incidência estão contidos num mesmo plano. Assim, o plano de incidência e o plano da luz refratada coincidem.
2ª - Lei da Refração de Snell-Descartes: ela calcula o valor do desvio sofrido pela refração da luz, assinalando que os senos dos ângulos de incidência e refração são diretamente proporcionais às velocidades da onda nos respectivos meios.
Ela pode ser expressa matematicamente da seguinte forma:
Onde:
Índice
O índice de refração determina a relação que existe entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade luz na matéria. Representado pela letra "n", o índice de refração de um meio material para uma luz monocromática é o quociente entre a velocidade de propagação de um raio de luz no vácuo e sua velocidade de propagação no meio onde está sendo analisado.
Esses índices são classificados em índice de refração relativo e índice de refração absoluto.
A fórmula do índice de refração é a seguinte:
Onde:
Índice de Refração Absoluto
Consiste na razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio material estudado. Assim, quanto maior for o índice de refração de um meio, menor será a velocidade de propagação da luz no mesmo.
Índice de Refração Relativo
É o cálculo do índice de um meio para o outro meio. Ele pode ser calculado pela fórmula a seguir:
Onde:
