Refração da luz – O que é? Leis, Índices e Como calcular

Refração da luz é um fenômeno físico no qual a luz é refletida de um meio a o outro por meio de um feixe. Quando ela é transmitida para um ambiente diferente, pode sofrer mudanças na velocidade, direção e propagação da luz.

É por isso, por exemplo, que ao direcionar a luz de um laser para um espelho ele será desviado de posição.  Outra situação comum é na hora da pesca, em que o pescador deve sempre considerar que o peixe que se quer caçar está, na realidade, mais perto do que aparenta aos olhos, por conta de uma ilusão provocada pela refração da luz.

Essas alterações na propagação de um meio para o outro são determinadas pelas leis da refração.

Características da refração

É preciso conhecer as denominações dos espectros refratores, para saber como calcular e como funcionam as leis da refração. Conforme indica a imagem, a refração mede-se por meio das seguintes grandezas:

refração da luzo que é

  • Raio 1 é raio incidente;
  • Raio 2 é o raio refratado;
  • Reta tracejada é a superfície;
  • Ângulo formado entre raio 1 e a reta normal é o ângulo de incidência;
  • Ângulo formado entre raio 1 e o raio 2 é o ângulo de refração;
  • A linha grossa entre os dois meios é o diptro.

Lei da refração

As leis da refração são os cálculos que determinam as mudanças de velocidade e direção de propagação sempre que um feixe de luz é refratado de um meio a outro.

1ª lei de refração:

Determina que o raio incidente (raio1), o raio refratado (raio 2) e a reta normal (tracejado) pertencem ao mesmo plano.

2ª lei de refração

É a fórmula usada para calcular o desvio de um raio de luz de um meio a outro. Ela é expressada pelo cálculo chamado de Lei de Snell:

indice de refração da luz como calcular

 

[CONFIRA TAMBÉM: O QUE É A LEI DE SNELL]

Índice de refração

O índice de refração da luz é o número de velocidade que a luz viaja em cada meio. No vácuo, por exemplo, ela é bem mais rápida do que na água, pois o ambiente aquoso é mais denso, provocando mais interferência.

Por isso, o índice de refração da luz no vácuo é 1, enquanto que na água é 1,33 e em meios mais complexos, como a glicerina, é de 1,90.

índice de refração da luz

Para calcular o índice de refração do luz, usa-se a fórmula representada por:

  • C = velocidade da luz no vácuo ( 10m/s ou 3. 10km/s);
  • V = velocidade da luz no meio;
  • N = índice de refração absoluto no meio (deve ser consultado na tabela).

Índice de refração absoluto

O índice de refração absoluto é calculado somente no vácuo, já que esse é o único meio no qual a propagação da luz não sofre nenhum tipo de interferência. A lei física determina que quanto maior for o índice de refração de um meio, menor será a velocidade de propagação. Assim, para calcular o índice absoluto, usa-se a fórmula:

indice de refração absoluto

Índice de refração relativo

Em qualquer outro meio, será preciso considerar variações na velocidade da luz, já que ela sofrerá interferência. Assim, para calcular o índice em qualquer meio que não seja o vácuo, usa-se a seguinte fórmula:

índice de refração relativo

Propagação da luz

A refração da luz, quando passa de um meio a outro, muda a direção em que está sendo propagada. As leis físicas determinam que, quando a luz passa de um meio com maior índice de refração para um meio com menor índice, o feixe ficará mais próximo, como mostra a imagem, abaixo:

propagação da luz no meio

se a luz passar de um meio menos refringente para um mais refringente, o feixe ficará mais longo e menos próximo, tal como mostra a imagem, abaixo:

propagação da luz no meio

Exemplo de exercício resolvido

1- Qual é o índice de refração do vidro, sendo que a luz que o atravessa possui uma velocidade de 2.108m/s? Considere o valor da velocidade da luz no vácuo de 3.108 m/s.

Passo a Passo da resolução:

  1. Como queremos saber o índice de refração, usaremos a fórmula da refração variável, uma vez que o meio em que a luz está sendo propagada é o vidro: n = c/v
  2. Aplica-se, então, os valores de cada grandeza: n = 2.108/2.108
  3. Resolvemos a equação: n = 1,5
  4. Obtemos o resultado de que o índice de refração da luz no vidro é de 1,5.

Para resolver os exercícios de refração, basta aplicar as fórmulas adequadamente, substituindo cada grandeza pelo valor do exercício em questão.


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