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Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física Ensino Médio, 2ª Série Leis da Refração 1 FÍSICA, 2ª Série Leis da refração Leis da Refração Refração da luz é a passagem da luz de um meio para outro, implicando a alteração da velocidade de propagação. Velocidade da luz no vácuo ( c ) = 300.000 km/s(velocidade máxima alcançada pela luz). Portanto, em qualquer outro meio a velocidade da luz será menor. Assim, mudança de meio implica em mudança de velocidade. Isto ocorre devido à mudança da densidade do meio Imagem: Marcelo Reis / Refração / GNU Free Documentation License Índice de Refração Absoluto de um Meio (n) - Refringência É a relação entre a velocidade da luz no vácuo(c) e a velocidade da luz num determinado meio(v). Corresponde à luz emitida pelo sódio, que também é o valor médio do espectro da luz visível . (1) Índice de refração relativo Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. A REFRAÇÃO DA LUZ PODE SER ACOMPANHADA OU NÃO DE UM DESVIO NA SUA TRAJETÓRIA. DEPENDE DO ÂNGULO DE INCIDÊNCIA normal Raio incidente i Meio 1 Meio 2 r Raio refratado AS LEIS DA REFRAÇÃO 1a Lei: O raio incidente (RI), a normal (N) e o raio refratado (RR) são coplanares. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. 2a Lei - Lei de Snell – Descartes Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. OBSERVAÇÃO: A luz, ao passar de um meio menos refringente para um mais, aproxima-se da normal. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. OBSERVAÇÃO: A luz, ao passar de um meio mais refringente para um menos, se afasta da normal. (2) Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. EXEMPLO Um raio luminoso forma ângulos iguais a 30° e 45° com a superfície que separa o vácuo e o meio X, como mostra a figura. Determine o índice de refração do meio X e a velocidade da luz nesse meio. c = 3 . 108 m/s (3) Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Fenômenos ligados à Refração da luz Imagem: Peo / Dispersão da luz / GNU Free Documentation License Imagem: Arco -íris, em 5 e outubro de 2005 / Fotografia: Kim Pardi / Source: http://www.flickr.com/photos/rockymountainhigh/49657161/ / Creative Commons Attribution 2.0 Generic Imagem: KES47 / Refração e reflecção em uma gota de chuva produzindo um arco-íris, em 4 de junho de 2010 / Public Domain A refração da luz faz com que uma piscina pareça ser rasa. POSIÇÃO APARENTE Imagem: Piscina / Fotografia: Ranjithsiji / Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported REFRAÇÃO ATMOSFÉRICA Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. O avermelhado do Sol é devido à refração atmosférica. Posição aparente do sol. Imagem: Atmosfera da Terra refrata a luz do sol, em 16 de março de 2008 / Fotografia: DavidBiesack / Creative Commons Attribution 3.0 United States Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Imagem: Refração, em dezembro de 2005 / Fotografia: Eurico Zimbres / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic Imagem: Refração / Fotografia: Anton / GNU Free Documentation License DIOPTRO PLANO Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. DIOPTROS PLANOS Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. ÂNGULO LIMITE DE REFRAÇÃO REFLEXÃO TOTAL Raio refratado normal Raio incidente i Meio 1 Meio 2 r L Reflexão total Esse fenômeno só ocorre quando a luz passa de um meio mais refringente para um meio menos refringente 22 REFLEXÃO TOTAL - APLICABILIDADE Fibra óptica Imagem: Fibra óptica, em 31 de maio de 2007 / Fotografia: felixion / Gonzalo Pineda Zuniga / Source: http://www.flickr.com/photos/felixion/93349428 / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic Imagem: Fibra óptica / Fotografia: BigRiz / GNU Free Documentation License Fibra óptica Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Fibra óptica -aplicações Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Fibra Óptica: A Internet conectada pelo fundo dos Oceanos Imagem: Conexões mundiais através da internet / Autor: Chris Harrison / The copyright holder of this file allows anyone to use it for any purpose, provided that the copyright holder is properly attributed. Redistribution, derivative work, commercial use, and all other use is permitted. Devido à variação da densidade do ar com a temperatura, temos a ilusão em dias quentes e secos, de poças de água, imagens de carros, de nuvens etc., de miragens em desertos, pois o Sol, em contato com o solo, deixa o ar mais quente e, consequentemente, menos refringente que o ar das camadas superiores. Isso faz com que os raios de luz sofram reflexão total em camadas próximas ao solo, subam e atinjam os olhos de um observador, que terá a impressão de que no solo existe um espelho fornecendo a imagem do objeto. (4) Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. 26 Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso 2 Marcelo Reis / Refração / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Refracao.png 02/04/2012 4,6,7,8,9 e 10 SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Acervo SEE-PE 10/04/2012 11 Peo / Dispersão da luz / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prisms_with_high_and_low_dispersion.png 02/04/2012 12a Arco-íris, em 5 e outubro de 2005 / Fotografia: Kim Pardi / Source: http://www.flickr.com/photos/rockymountainhigh/49657161/ / Creative Commons Attribution 2.0 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbondale_rainbow.jpg 02/04/2012 12b KES47 / Refração e reflecção em uma gota de chuva produzindo um arco-íris, em 4 de junho de 2010 / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rainbow1.svg 02/04/2012 13 Piscina / Fotografia: Ranjithsiji / Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bolgatty_Palace_Swimming_Pool.JPG?uselang=pt-br 02/04/2012 14 e 15a SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Acervo SEE-PE 10/04/2012 15b Atmosfera da Terra refrata a luz do sol, em 16 de março de 2008 / Fotografia: DavidBiesack / Creative Commons Attribution 3.0 United States http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Refracted_sun_rising_over_Virginia_Beach.jpg 04/04/2012 Tabela de Imagens Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso 16a Refração / Fotografia: Anton / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brechungluftwasserp.jpg 04/04/2012 16b Refração, em dezembro de 2005 / Fotografia: Eurico Zimbres / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Refraction.jpg 04/04/2012 17a, 17b, 18a, 18b e 19 SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Acervo SEE-PE 10/04/2012 22a Fibra óptica / Fotografia: BigRiz / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fibreoptic.jpg 04/04/2012 22b Fibra óptica, em 31 de maio de 2007 / Fotografia: felixion / Gonzalo Pineda Zuniga / Source: http://www.flickr.com/photos/felixion/93349428 / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fiber_optic2.jpg 04/04/2012 23a, 23b, 23c, 24, 25, 26a e 26b SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido. Acervo SEE-PE 10/04/2012 Tabela de Imagens v c n = 1 @ ar n 2 1 1 2 1 2 1 , 2 v v v c v c n n n = = = 1 v 2 v r n i n sen sen 2 1 × = × 2 1 1 2 1 , 2 sen sen v v r i n n n = = = º 45 sen º 60 sen . 1 sen sen 2 2 1 n r n i n = = 21 , 1 2 3 2 2 2 3 . 1 2 2 = = Þ = n n s m v v v c n / 10 . 48 , 2 10 . 3 21 , 1 8 2 2 8 2 2 = Þ = Þ = senrn nseni ¢ = tgr senr @ tgi seni @ r r r r r r ¢ = Þ ¢ ¢ = Þ ¢ ¢ ¢ = ¢ ar água n n n n I I n I I n r r r r r r ¢ = Þ ¢ ¢ = Þ ¢ ¢ ¢ = ¢ água ar n n n n I I n I I n º 90 . = máx r r n i n sen sen 2 1 = º 90 sen sen 1 2 n L n = maior menor n n n n L = = 2 1 sen