Refração da Luz

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REFRAÇÃO DA LUZ
O que você deve saber sobre
A passagem da luz de um meio a outro envolve mudança em sua velocidade de propagação. Dependendo do ângulo de incidência do feixe, pode haver também um desvio na direção da propagação. Esse desvio foi explicado por Fermat em 1654, por meio do princípio segundo o qual a luz sempre perfaz o percurso de menor tempo. 
REFRAÇÃO DA LUZ
I. Refração
A colher parece quebrada porque o raio de luz que incide sobre ela sofre um desvio ao mudar de meio (do ar para a água), e cada meio apresenta um índice de refração (n) próprio.
MAGDALENA SZACHOWSKA/SHUTTERSTOCK
REFRAÇÃO DA LUZ
Índice de refração
Grandeza adimensional que representa o número de vezes em que a velocidade da luz, naquele meio (v), é menor que no vácuo (c).
n ≥ 1, já que a velocidade da luz no vácuo será sempre maior ou igual à sua velocidade em outro meio.
I. Refração
REFRAÇÃO DA LUZ
I. Refração
1a lei da refração
Pertencem ao mesmo plano o raio incidente RI, o raio refratado RR e a normal N à superfície de separação S.
2a lei da refração
Os ângulos de incidência e refração se relacionam com os respectivos índices de refração de acordo com a lei de Snell-Descartes, expressa por:
I. Refração
REFRAÇÃO DA LUZ
Ângulo limite e reflexão total
Quando n1 < n2, i = 90º.
L: ângulo limite
I. Refração
REFRAÇÃO DA LUZ
Quando n1 > n2, r = 90º.
I. Refração
Ângulo limite e reflexão total
REFRAÇÃO DA LUZ
Nos dois casos, a aplicação da lei de Snell-Descartes leva à expressão:
I. Refração
Ângulo limite e reflexão total
No segundo caso, se a luz incide com ângulo maior que L, ocorre reflexão total, e o raio refletido permanece no meio 1.
REFRAÇÃO DA LUZ
GIPHOTOSTOCK/PHOTO RESEARCHERS/LATINSTOCK
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II. Dioptro plano
O peixe parece mais próximo da superfície do que realmente está. O valor de x’ depende dos índices de refração do ar e da água.
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III. Lâmina de faces paralelas
Numa lâmina de espessura e, o desvio lateral d depende dos ângulos de incidência i e de refração r, de acordo com a expressão:
REFRAÇÃO DA LUZ
IV. Prismas
São compostos basicamente de duas lâminas de faces não paralelas, as faces laterais. 
Abertura A: ângulo entre as duas lâminas de um prisma
Desvio angular total
Secção principal do prisma mostrando os elementos necessários ao cálculo do desvio total.
A partir da figura acima, é possível demonstrar que o desvio total a é dado por:
REFRAÇÃO DA LUZ
Prismas de reflexão total
O prisma reto pode ser posicionado para produzir um desvio de 90º (A) ou de 180º (B) na luz incidente.
REFRAÇÃO DA LUZ
IV. Prismas
REFRAÇÃO DA LUZ
V. Dispersão da luz
O prisma também pode ser usado para decompor a luz branca em infinitos raios de luzes monocromáticas. A dispersão ocorre porque os índices de refração são distintos para cada radiação monocromática. Assim, os ângulos de refração são diferentes. Observe que a luz vermelha desvia menos que a violeta.
REFRAÇÃO DA LUZ
DAVID PARKER/SCIENCE PHOTO LIBRARY/ LATINSTOCK
(PUC-SP) Com o auxílio de um aparelho especial, foi possível medir a velocidade de um feixe de luz monocromática dentro de dois sólidos transparentes. No sólido A, a velocidade da luz é maior que no sólido B. 
Nestas condições, o índice de refração:
a) do sólido A é maior que o do sólido B.
b) do sólido A é menor que o do sólido B.
c) não pode ser determinado porque não é suficiente o conhecimento das duas velocidades.
d) do sólido A deve ser igual ao de B por se tratar de dois sólidos transparentes.
e) a pergunta é absurda porque a velocidade da luz é uma constante universal.
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REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
(PUC-Campinas-SP) Um raio de luz vermelha se propaga no ar e atinge a superfície de uma peça de quartzo sob ângulo de incidência de 45º e penetra no cristal sofrendo desvio de 15º. O índice de refração do cristal, em relação ao ar, é:
a) 1,45. 
b) 1,50. 
c) √3. 
d) √2.
e) 1,33.
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
(PUC-SP) Dada a tabela abaixo, é possível observar a reflexão total, com luz incidindo, do:
a) gelo para o quartzo.
b) gelo para o diamante.
c) quartzo para o rutilo.
d) rutilo para o quartzo.
e) gelo para o rutilo.
RESPOSTA: D 
O fenômeno da reflexão total ocorre apenas quando a luz viaja do meio mais refringente para o menos refringente. Portanto, dentre as opções, o fenômeno da reflexão total poderá ser observado na passagem da luz do rutilo para o quartzo.
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
(Uece) Uma folha de papel, com um texto impresso, está protegida por uma espessa placa de vidro. O índice de refração do ar é 1,0 e o do vidro 1,5.
Se a placa tiver 3 cm de espessura, a distância do topo da placa à imagem de uma letra do texto, quando observada na vertical, é:
a) 1 cm. b) 2 cm. c) 3 cm. d) 4 cm.
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
(Unifei-MG) Considere um prisma de ângulo de abertura igual a 30º, envolvido pelo ar. Qual o valor do índice de refração do material que constitui o prisma, para que um raio de luz monocromática, incidindo normalmente em uma das suas faces, saia tangenciando a face oposta?
a) 0,5
b) 
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
REFRAÇÃO DA LUZ – NO VESTIBULAR
c) 1,5
d) 2
e) 0,75
Fis-cad-2-top-2 – 3 Prova
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Professor: escolha um índice de refração para cada meio e faça a simulação. Em seguida, inverta os índices. Mostre aos alunos que, dependendo de qual meio é mais refringente, o raio refratado se aproxima ou se afasta da normal.
Fis-cad-2-top-2 – 3 Prova
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