Ótica Linear

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Conceitos
Na ótica linear, o ângulo de incidência é sempre igual ao ângulo de reflexão
O ângulo de Incidência é sempre obtido em relação a reta normal à supercífie
no ponto de incidência!
Perpendicular
Exemplo 1:
Exemplo 2:
Reta Normal
Re
ta 
No
rm
al
REFRAÇÃO
Ao contrário da Reflexão, a Refração ocorre quando o Raio Luminoso passa de 
um meio para outro.
n1
n2
Raio
Incidente
Raio
Refratado
O "n" é o coeficiênte de Refração, e indica o grau de dificuldade que a luz 
tem de atravessar o meio. 
Perceba que o "n" na verdade é uma medida tendo-se como referência o 
vácuo. Assim, dizer que n=1 é dizer que o meio é tão difícil de ser atravessado 
quanto o vácuo. n = 3 indica que o meio é 3 vezes mais difícil de ser 
atravessado que o vácuo.
Por essa razão, podemos comparar o grau de dificuldade de atravessar os 
meios diretamente. 
Exemplo:
Se n1 = 1,4 e n2 = 1, sabemos que o meio 1 é mais difícil de ser atravessado 
que o meio 2.
Ser mais difícil de ser atravessado indica que a velocidade máxima que a luz 
atinge dentro do meio é menor do que a velocidade que ela atinge no vácuo. 
Quando maior o "n", menor será a velocidade máxima da luz.
n1
n2
Raio
Incidente
Raio
Refratado
Se n1 < n2
Ao atravessar de 1 para 2, o raio perde velocidade e se aproxima da normal.
n1
n2
Raio
Incidente
Raio
Refratado
Se n1 > n2
Ao atravessar de 1 para 2, o raio ganha velocidade e se afasta da normal.
Pessoalmente, eu gosto de imaginar a trajetória do Raio Luminoso como 
sendo a trajetória de uma bola arremessada. Se o n2 for maior do que o n1, a 
bola vai para muito rápido e afundar. Agora, se n2 for menor do que n1, a bola 
pela velocidade e vai longe. Dessa forma, você não precisa nem calcular nada 
para ter uma visão aproximada de pra onde o raio de luz vai refratar.
Calculo do valor do Ângulo de Refração:
Para calcular o valor do ângulo de Refração, você vai precisar de 3 
informações:
- Coeficiente de Refração do Meio de Incidência (n1)
- Coeficente de Refração do Meio de Refração (n2)
- Valor do Ângulo de Incidência
n1 x sen = n2 x sen 
E agora basta substituir os valores na fómula da lei de Snell-Descartes:
Uma vez desconberto o sen , vá na calculadora científica e use arcsen para
determinar o valor de .
Agora, vamos voltar pra sua questão!
Primero ponto a se considerar: Ele quer saber o ângulo de reflexão. Para isso,
saber os valores de n1 e n2 não são necessários, pois a luz não vai passar para
outro meio, ela vai ser refletida de volta para o mesmo meio.
Segundo ponto, começamos sempre traçando a reta normal ao ponto de
incidência. Repare que neste caso, a reta normal será uma continuação do raio
do semicírculo (o que é bastante conveniente).
Terceiro ponto, sabemos que o ângulo de reflexão será igual ao ângulo de 
incidência ( ), bastanto portanto que calculemos este para sabermos a 
resposta do problema.
Olhando a figura, é possível perceber que 
a soma do ângulos fazem uma 
semicircunferência, cujo ângulo total é 
sempre 180.
Assim, temos: = 180 - . = 68,1º
Uma última curiosidade!
Quando n1 > n2, ou seja, o meio 1 é mais dfícil de ser atravessado pela luz do 
que o meio 2, sabemos que se a luz passar de 1 para 2, ela irá ganhar 
velocidade e se afastará da normal.
n1
n2
Raio
Incidente
Raio
Refratado
Quanto maior for o ângulo de 
Incidência, maior será o afastamento.
Ao continuarmos aumentando o ângulo 
de incidência, atingiremos um ponto 
onde o ângulo de refração será igual a 
90º, ou seja, perpendicular a normal.
O Ângulo de Incidência que causa 
esse fenômeno é chamado de Ângulo 
Limite.
n1
n2
Raio
Incidente
Raio
Refratado
 = 90º
Angulo Limite
Ângulos de Incidência maiores do 
que o Ângulo Limite, fazem 
ocorrer o fenômeno da Reflexão 
Total, onde toda a Luz Incidente 
será refletida e nada será 
refratado.
É isso o que permitiu a criação da 
fibra ótica (toda a luz fica presa 
dentro do cabo, só podendo sair 
nas pontas, onde o cabo termina).