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Refração
Prof. Walber Herênio
Refração da luz ao passar do ar para a água
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Refração
A refração é o fenômeno ondulatório que ocorre com a onda quando esta muda de meio.O fenômeno da refração sempre vem acompanhado da reflexão.Na refração a freqüência da onda permanece constante. A velocidade e o comprimento de onda variam na mesma proporção.
V
V
teconsf
fV
tan
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Nomenclatura: N : normal à superfície no ponto de incidência i : ângulo de incidência (ângulo formado pelo
raio incidente e a normal) r : ângulo de refração (ângulo formado pelo
raio refratado e a normal) Vi e i : velocidade e comprimento de onda da
onda incidente Vr e r : velocidade e comprimento de onda da
onda refratada
Refração de ondas na superfície de Líquidos
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Leis da Refração
Primeira Lei: O raio incidente, a normal e o raio refratado são coplanares;Segunda Lei: Lei de Snell-Descartes
r
i
r
i
VV
r
i
ˆ sen
ˆ sen
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Refração da luz
Obs.: A refração sempre vem
acompanhada da reflexão
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Refração da luz
A velocidade da onda luminosa depende da densidade do meio. Quanto maior a densidade de um meio, menor a velocidade de propagação da onda nesse meio.
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Refração da luz
Refringência: resistência que o meio oferece a passagem da luz.
onda de ocompriment menor
velocidade menor
densidade maior
)( erefringent mais meio
onda de ocompriment maior
velocidade maior
densidade menor
)( erefringent menos meio
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I
R
Refração da luz - Representação
Normal
i
r
Raio incidente
Raio refratado
Luz passando do meio menos para o meio mais refringente:
)0ˆ se ( ˆˆ
iir
λλ
VV
IR
IR
Neste caso podemos dizer que o raio refratado aproxima-se da normal
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I
R
Refração da luz – Representação com frentes de onda
Normal
Frente de onda
incidente
Frente de onda
refratada
Obs.: Nesta figura não representaremos a reflexão
r
i
IR
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I
R
Refração da luz - Representação
Normal
i
r
Raio incidente
Raio refratado
Neste caso podemos dizer que o raio refratado afasta-se da normal
Luz passando do meio mais para o meio menos refringente:
)0ˆ se ( ˆˆ
iir
λλ
VV
IR
IR
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I
R
Refração da luz – Representação com frentes de onda
NormalFrente de onda
incidente
Frente de onda
refratada
Obs.: Nesta figura não representaremos a reflexão
i
r
IR
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I
R
Refração da luz - Representação
Normal
i=0º
r=0º Raio refratado
Neste caso tivemos uma refração sem desvio
Luz passando do meio mais para o meio menos refringente:
o
IR
IR
ir
λλ
VV
0ˆˆ
Raio incidente
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Refração da LuzDesvio angular do raio refratado
Normal
i
r
Normal
i
r
ri ˆˆ ir ˆˆ
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Índice de Refração absoluto de um meio
Definição: é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio considerado.
smonde
V
cN
meiomeio
8103c
O índice de refração depende da densidade do meio, do material e da freqüência utilizada para medi-lo.
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Índice de Refração - Observações
1
1
1
meios demaisN
N
N
ar
vácuo
smonde
V
cN
meiomeio
8103c
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Índice de refração relativo
O índice de refração do meio A em relação ao meio B, é definido por:
R
I
I
R
I
RIR V
V
VcVc
N
NN ,
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Leis da Refração
O raio refratado, o raio incidente e a normal são coplanares.Lei de Snell:
I
R
R
I
R
I
N
N
V
V
r
i
ˆsen
ˆsen
VI = velocidade da onda incidente
VR = velocidade da onda refratada
I = comprimento de onda da onda incidente
R = comprimento de onda da onda refratada
NI = índice de refração do meio de incidência
NR = índice de refração do meio de refração
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n
N
Ângulo Limite de Incidência
Normal
i= L
r= 90º
Raio incidente
Raio refratado
Nn
L ˆsen
O ângulo de incidência é chamado de ângulo limite (L) se o ângulo de refração for igual a 90o.
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N
n
Ângulo Limite de Refração
Normal
i=90o
r= L
Raio incidente
Raio refratado
Nn
L ˆsen
O ângulo de refração é chamado de ângulo limite se o ângulo de incidência for igual a 90o.
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N
n
Reflexão Total da Luz
LiCondições para que ocorra reflexão
total:
N
i=0o
r=0o
i < L
N
i = L
i > L
N
Neste caso tivemos uma reflexão total
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Aplicação da reflexão total
Fibra Ótica
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casca
casca
núcleo
ar
ar
Funcionamento da Fibra Ótica
i>L
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Aplicação da reflexão total
Miragem
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Aplicação da reflexão total
Miragem
I>L
I<L
I<L
Reflexão total
Ar frio
Ar quente
Ar mais quente
Ar muito quente
Asfalto
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Aplicação da refração
Altura Aparente dos Astros
A densidade do ar diminui com a altura
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Posição aparente dos astros
A densidade do ar diminui com a altura. Observe esquema a seguir:
Objeto
Imagem
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Dispersão luminosa
Pelo fato de se propagarem com velocidades diferentes, a luz branca ao incidir sobre o prisma é
dividida em todas as suas cores componentes sofrendo uma dispersão luminosa, já que cada feixe de freqüência sofre um desvio diferente.
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Arco-íris
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Arco-Íris