1) A refração da luz ocorre quando ela passa de um meio para outro, alterando sua velocidade e comprimento de onda, mas não sua frequência. Isso causa desvio da direção original da luz.
2) O índice de refração é a relação entre a velocidade da luz no vácuo e em um determinado meio. Ele é sempre maior que 1 para meios materiais e nunca pode ser menor que 1.
3) Quando um raio de luz passa por uma lâmina de faces paralelas ou um prisma, o
1. Refração da luz é o fenômeno em que ela é
transmitida de um meio para outro diferente.
Nesta mudança de meios a frequência da
onda luminosa não é alterada, embora sua
velocidade e o seu comprimento de onda
sejam. Com a alteração da velocidade de
propagação ocorre um desvio da direção
original.
2. Índice de refração absoluto
Índice de refração é uma relação entre a velocidade
da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz em um
determinado meio.
Em que: c é a velocidade da luz no vácuo; v é a
velocidade da luz no meio;
É importante observar que o índice de refração
absoluto nunca pode ser menor do que 1, já que a
maior velocidade possível em um meio é c, se o
meio considerado for o próprio vácuo.
Para todos os outros meios materiais n é sempre
maior que 1.
3. Índice de refração relativo entre dois
meios
Chama-se índice de refração relativo entre
dois meios, a relação entre os índices de
refração absolutos de cada um dos meios,
de modo que:
o índice de refração relativo entre dois
meios pode ter qualquer valor positivo,
inclusive menores ou iguais a 1.
4. Refringência
Dizemos que um meio é mais
refringente que outro quando seu índice
de refração é maior que do outro.
De outra maneira, podemos dizer que
um meio é mais refringente que outro
quando a luz se propaga por ele com
velocidade menor que no outro.
5. Dioptro
É todo o sistema formado por dois meios
homogêneos e transparentes.
Quando esta separação acontece em um meio
plano, chamamos então, dioptro plano.
A figura acima representa um dioptro plano, na
separação entre a água e o ar, que são dois
meios homogêneos e transparentes.
6. Leis da refração
A 1ª lei da refração:
O raio incidente, o raio refratado e a reta
normal ao ponto de incidência estão
contidos no mesmo plano
2ª Lei da Refração - Lei de Snell:
Os senos dos ângulos de incidência e
refração são diretamente proporcionais
às velocidades da onda nos respectivos
meios.
7. Onde:
Raio 1 é o raio incidente, com velocidade e comprimento de onda característico;
Raio 2 é o raio refratado, com velocidade e comprimento de onda característico;
A reta tracejada é a linha normal à superfície;
O ângulo formado entre o raio 1 e a reta normal é o ângulo de incidência;
O ângulo formado entre o raio 2 e a reta normal é o ângulo de refração;
A fronteira entre os dois meios é um dioptro plano.
8. Refração Regular e Difusa
Refração Regular:
Quando um feixe paralelo incide em meio
transparente, ao refratar, ele continuará
paralelo. Neste caso diremos que a refração é
regular.
Refração Difusa:
Quando um feixe paralelo incide em meio
translúcido, ao refratar, ele deixará de ser
paralelo. Neste caso diremos que a refração é
difusa.
9. Lâmina de faces paralelas
A lâmina de faces paralelas é um
sistema de três meios homogêneos e
transparentes separados dois a dois
através de superfícies planas e
paralelas. Dos três meios, normalmente
o segundo meio é a lâmina de faces
paralelas. Como exemplo, pode-se citar
uma placa de vidro de uma janela.
10. Um raio monocromático de luz, ao incidir
obliquamente sobre uma das faces da lâmina,
atravessa-a, emerge da outra e sofre um desvio
lateral(d).
Sendo o segundo meio a lâmina, se o primeiro
e o terceiro meio forem iguais, o raio incidente
será paralelo ao emergente; caso o primeiro
meio seja diferente do terceiro, o raio incidente
não será paralelo ao emergente.
11. O desvio lateral d é obtido por:
I1 – ponto de incidência na 1a face
I2 – ponto de incidência na 2a face
n1 – índice de refração do meio onde está imersa a lâmina
n2 – índice de refração do material que constitui a lâmina
d – desvio lateral sofrido pelo raio
e – espessura da lâmina
θ=i–r
12. Prisma óptico
Conjunto formado por três meios
homogêneos e transparentes ou por
dois dióptros planos, em que as
superfícies planas não são paralelas
(faces do prisma) que se interceptam
em retas que são as arestas.
13. Tipos de prismas:
Prismas dispersivos – decompõem
(dispersam) a luz policromática branca
em suas infinitas componentes
monocromáticas (cores) que compõem
o espectro luminoso.
14. Prismas refletivos (de reflexão total) – substituem os espelhos, com
melhor rendimento, na reflexão da luz.
Cálculo do desvio total ou desvio total angular (d):
d=i+r’-A
Nesta fórmula:
d é o desvio total ou desvio angular total,
i é o ângulo de incidência na 1a face,
r’ é o ângulo de emergência na 2a face,
A é o ângulo de refringência do prisma.
15. Desvio mínimo:Variando i, o desvio total d
também varia e tem valor mínimo quando o
ângulo de incidência é
igual ao ângulo de
emergido, ou seja, i = r’
A=2r
dmin= 2i - A
Prismas polarizados : podem dividir o feixe de luz
em componentes de variadas polaridades.
16. Questões de Refração
1)(Fatec-SP) Na figura, um raio de luz monocromático se propaga pelo meio A, de
índice de refração 2.
Com base nessas informações, determine o índice de refração do meio B.
Dados: sen37º = 0,60 e sen53° = 0,80. Devemos concluir que o índice de refração do
meio B é:
a) 0,5.
b) 1,0.
c) 1,2.
d) 1,5.
e) 2,0.
17. 2)(PUCCAMP-SP)
Um recipiente contém líquido de índice de
refração absoluto igual à 1,6, até uma altura h.
Um raio de luz proveniente de uma fonte de
luz M, que está no fundo do recipiente, se
refrata na superfície do líquido e passa rente à
parede lateral do recipiente, como mostra o
esquema abaixo. Considerando as medidas
da figura, determine o valor da altura h?
18. 3)A luz amarela se propaga em um
determinado vidro com velocidade de
200.000 km/s. Sendo 300.000 km/s a
velocidade da luz no vácuo, determine o
índice de refração absoluto do vidro para a
luz amarela:
a) n = 1,1
b) n = 1,2
c) n = 1,3
d) n = 1,4
e) n = 1,5
19. 4) (UN. MACKENZIE) A velocidade de
propagação da luz em determinado líquido
é 80% daquela verificada no vácuo. O
índice de refração desse líquido é:
a)1,50
b)1,25
c) 1,00
d) 0,80
e) 0,20
5) (F. CIÊNC. MÉDS. - MG) Determine a
velocidade da luz que se propaga na água,
se o índice de refração absoluto desta é de
1,33 e a velocidade da luz no vácuo de 3 x
108 m/s.
20. Refração em uma lâmina de
faces paralelas:
01) (UFB) A espessura de uma lâmina de vidro de faces paralelas é de
2,0cm. Um raio monocromático de luz incide numa de suas faces com
ângulo de 60o e se refrata com ângulo de 45o. Considerando
cos75o=sen15o=0,25, sen60o=cos30o=√3/2=0,8 , nar=1,0 e
sen45o=cos45o=√2/2=0,7, pede-se:
a) Esboçar o trajeto do raio de luz ao atravessar a lâmina
b) Determinar o índice de refração do vidro
c) Determinar o desvio lateral (d) e o desvio angular (β)
02)(UEFS) Uma lâmina de faces paralelas, construída de forma que uma
das suas faces é espelhada internamente, está imersa no ar. Um raio
luminoso, propagando-se no ar, incide, com ângulo i, na face não
espelhada e é refratado. Em seguida, o raio é refletido na face
espelhada e volta ao ar, depois de ser novamente refratado. O ângulo
de refração, no retorno do raio luminoso da lâmina para o ar, é igual a:
a) i/2
b) i
c) 3i/2
d) 2i
e) 5i/2
21. 02) (UFMG) Um estreito feixe de luz monocromática passa de um meio
I para um meio II, cujos índices de refração absolutos são diferentes. O
feixe atravessa o meio II, penetra em um meio idêntico a I e é refletido
em um espelho plano. Estas figuras mostram opções de trajetórias
para esse feixe de luz.
As figuras que representam trajetórias possíveis são:
a) 1 e 2
b) 1 e 3
c) 2 e 5
d) 3 e 4
e) 4 e 5
04) (UFBA) Um feixe de luz monocromática, cuja velocidade no vácuo tem
módulo igual a 3,0 . 108m/s, incide perpendicularmente em uma lâmina
transparente e espessa de índice de refração absoluto n =
1,50. Determine a espessura da lâmina, sabendo-se que a luz gasta
1,0 . 10-10s para atravessá-la.
a) 1,0cm
b) 1,5cm
c) 2,0cm
d) 2,5cm
e) 3,0cm
22. Prismas Ópticos
01) (UEL - PR) No esquema adiante considere:
I - raio incidente
N1 e N2 - normais às faces do prisma
r1 - ângulo de refração na primeira face
r2 - ângulo de incidência na segunda face
q - ângulo do prisma = 60°
Considerando as indicações do esquema, é correta a relação;
a) r1 - r2 = q
b) r1 + r2 = q
c) r1 + r2 = 90° - q
d) r1 - r2 = 90° - q
e) 2 (r1 + r2) = q
23. 02) (UEL - LONDRINA) A figura abaixo representa um raio de luz que atravessa um
prisma. O desvio sofrido por esse raio de luz, em graus, vale:
a) 20
b) 30
c) 50
d) 60
e) 90
03) Um prisma possui ângulo de refringência de 60° e índice de refração igual a um
raio de luz incide sobre uma face com ângulo de incidência de 45°. Determine:
a) O ângulo de emergência do raio luminoso;
b) O desvio total sofrido pelo raio luminoso.
04) (PUC-SP) Um prisma de vidro, cujo ângulo de refringência é 60°, está imerso no
ar. Um raio de luz monocromática incide em uma das faces do prisma sob ângulo de
45° e, em seguida, na segunda face sob ângulo de 30°, como está representado no
esquema.
Calcule o índice de refração do vidro em relação ao ar, para essa luz monocromática.