Aula 39 - Refração da Luz

Prévia do material em texto

Lição 39
Refração 
Luminosa
* Assista o vídeo aula 39 e
acompanhe através desse PDF
Refração
Refração
- Mudança de velocidade
- Mudança de direção, MAS depende do ângulo de incidência do raio luminoso.
Índice de Refração
Dado pela razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio.
𝑛 =
𝑐
𝑣
𝑐 = 3 ∙ 108𝑚/𝑠
Índice de Refração
Leis da Refração
1ª Lei
O raio incidente, o raio refratado e a normal estão no mesmo plano.
Leis da Refração
2ª Lei
A razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração é
proporcional à razão entre o índice de refração do meio 2 (RR) e o índice de refração
do meio 1 (RI).
𝑠𝑒𝑛 𝑖
𝑠𝑒𝑛 𝑟
=
𝑛2
𝑛1
Casos da Segunda Lei
O raio após refratar se aproxima da normal.
𝑠𝑒𝑛 𝑖
𝑠𝑒𝑛 𝑟
=
𝑛2
𝑛1
𝑛2 > 𝑛1
Casos da Segunda Lei
O raio após refratar se afasta da normal.
𝑠𝑒𝑛 𝑖
𝑠𝑒𝑛 𝑟
=
𝑛2
𝑛1
𝑛1 > 𝑛2
Casos da Segunda Lei
 𝑖 = 𝑟 = 0º
𝑛1𝑣1 = 𝑛2𝑣2
Não há desvio, porém ocorre mudança do módulo da velocidade do raio luminoso.
Dispersão Luminosa
Arco íris Bolha de sabão
CD Gota de óleo
Dispersão Luminosa
Cada cor possui um índice de refração absoluto diferente para um mesmo meio.
A luz vermelha possui a maior velocidade no vidro e sofre o menor desvio.
A luz violeta possui a menor velocidade no vidro e sofre o maior desvio.
Do vermelho para o violeta a velocidade diminui e a frequência aumenta.
O menor índice de refração é do vermelho e o maior é do violeta.
Reflexão Total
Quando a luz se propaga do meio mais refringente, em direção ao meio menos
refringente, pode ocorrer o fenômeno da reflexão total da luz.
 𝑖 > 𝐿
Reflexão Total
Ângulo Limite: ângulo de incidência para o qual o ângulo de refração é rasante à
interface de separação dos meios, isto é, em relação à normal, o ângulo de refração é
igual a 90°.
 𝑖 > 𝐿Condição para ocorrer:
Reflexão Total
𝑛2 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝐿 = 𝑛1 ∙ 𝑠𝑒𝑛90°
𝑛2 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝜃2 = 𝑛1 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝜃1
𝑛2 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝐿 = 𝑛1
𝑠𝑒𝑛𝐿 =
𝑛1
𝑛2
𝑠𝑒𝑛𝐿 =
𝑛𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟
𝑛𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟
Reflexão Total
Fibra Óptica
A luz é conduzida no interior da fibra, porque cada vez que incide na interface entre
os meios, o ângulo de incidência é maior que o ângulo limite
Lâminas de Faces Paralelas
d: desvio lateral do raio luminoso
𝒅 =
𝒆 ∙ 𝒔𝒆𝒏( 𝒊 − 𝒓)
𝒄𝒐𝒔 𝒓
e
(UNICAMP SP) Uma lente de Fresnel é composta por um conjunto de anéis concêntricos com
uma das faces plana e a outra inclinada, como mostra a figura (a). Essas lentes, geralmente
mais finas que as convencionais, são usadas principalmente para concentrar um feixe
luminoso em determinado ponto, ou para colimar a luz de uma fonte luminosa, produzindo um
feixe paralelo, como ilustra a figura (b). Exemplos desta última aplicação são os faróis de
automóveis e os faróis costeiros. O diagrama da figura (c) mostra um raio luminoso que passa
por um dos anéis de uma lente de Fresnel de acrílico e sai paralelamente ao seu eixo. Se
sen(θ1) = 0,5 e sen(θ2) = 0,75, o valor do índice de refração do acrílico é de
a) 1,50
b) 1,41
c) 1,25
d) 0,66
* Assista o vídeo de resolução desses
exercícios Aula 39 – Refração Luminosa
e acompanhe através desse PDF.
(VUNESP) Um raio de luz monocromático que se propaga pelo ar incide no centro da base de
um sólido com a forma de um cilindro circular reto, de raio A, feito de um material
homogêneo e transparente. Esse raio passa a se propagar pelo interior do cilindro e refrata
novamente para o ar de forma rasante à superfície lateral do cilindro. Considerando o índice
de refração absoluto do ar nAr = 1 e as informações da figura, o índice de refração absoluto do
material com que o cilindro é feito é igual a
(UFPR) Um feixe de luz incide num espelho plano fazendo um ângulo 1 = 60° com a normal
ao espelho, propagando-se pelo ar (meio 1). O feixe refletido propaga-se no meio 1 e incide
na interface entre o meio 1 e o meio 2, onde sofre refração. O feixe refratado sai com ângulo
2 com relação à normal à interface, conforme mostra a figura abaixo. As duas normais são
perpendiculares entre si. Sabe-se que o índice de refração do ar vale n1 = 1, que sen 30° =
cos 60° = 1/2 , que sen 60° = cos 30° = 3/2 e que sen 2 = 1/5 e cos 2 = 2 6/5 . Além disso, a
velocidade da luz no meio 1 é c = 3,0 × 108 m/s. Levando em consideração os dados
apresentados, determine o valor da velocidade da luz no meio 2.
(VUNESP SP) Dois meios homogêneos e transparentes, A e B, são justapostos e separados
pela superfície plana S. Um raio de luz monocromático propaga-se pelo meio A com
velocidade 1,5 × 108 m/s, incide perpendicularmente à superfície de separação entre os
meios e passa a propagar-se pelo meio B, com velocidade de 6/2 × 108 m/s , conforme a
figura 1. Se esse mesmo raio, propagando-se pelo meio B, incidisse na superfície S
conforme a figura 2, ele
a) refrataria de forma rasante à superfície S.
b) refrataria fazendo um ângulo de 60° com a superfície S.
c) refrataria fazendo um ângulo de 30° com a superfície S.
d) refrataria fazendo um ângulo de 45° com a superfície S.
e) sofreria reflexão total.
(IME RJ) As fibras ópticas funcionam pelo Princípio da Reflexão Total, que ocorre quando os raios de luz que seguem
determinados percursos dentro da fibra são totalmente refletidos na interface núcleo-casca, permanecendo no
interior do núcleo.
Considerando apenas a incidência de raios meridionais e que os raios refratados para a casca são perdidos, e ainda,
sabendo que os índices de refração do ar, do núcleo e da casca são dados, respectivamente, por n0, n1, e n2 (n1 > n2 > n0),
o ângulo máximo de incidênciaθa, na interface ar-núcleo, para o qual ocorre a reflexão total no interior da fibra é:
Considerações:
• raios meridionais são aqueles que passam pelo centro do núcleo; e
• todas as opções abaixo correspondem a números reais.