Refração de luz - Enciclopédia - 2023

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Qual é a refração da luz?

A refração da luz é quando a onda de luz passa de um meio material para outro ao se propagar, após o que há uma mudança imediata em sua direção e velocidade. É um processo relacionado ao reflexo da luz e pode se manifestar ao mesmo tempo.

A luz pode se propagar em meios materiais como vácuo, água, ar, diamante, vidro, quartzo, glicerina e todos os tipos de materiais transparentes ou translúcidos. Em cada meio, a luz se propaga a uma velocidade diferente.

Há refração da luz quando, por exemplo, ela passa do ar para a água, na qual seu ângulo e velocidade de deslocamento variam.

Em todo fenômeno de refração da luz, participam os seguintes elementos:

raio incidente: feixe de luz que atinge a superfície entre os dois meios;
raio refratado: raio que é desviado quando a onda de luz passa pela superfície;
linha normal: linha imaginária perpendicular à superfície, estabelecida a partir do ponto onde os dois raios coincidem;
ângulo de incidência: ângulo que ocorre entre o raio incidente e a linha normal. É expresso com o símbolo θ₁;
ângulo de refração: é o ângulo que ocorre entre o raio refratado e a linha normal. É expresso com o símbolo θ₂.

Refração de luz

A velocidade da luz em cada meio é dada por uma magnitude chamada índice de refração. O índice de refração desses meios materiais é determinado pelo cálculo da relação entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade do meio em questão. A fórmula para calcular o índice de refração é:

Onde,

n é o índice de refração do meio;
c é a velocidade da luz no vácuo;
v é a velocidade da luz no outro meio.

Hoje, os índices de refração de muitos meios materiais são conhecidos. Alguns exemplos são:

Meio material	Índice de refração
Vazio	1
Ar	1,0002926
Água	1,3330
Quartzo	1,544
Vidro comum	1,45
Diamante	2,43

Leis da refração da luz

São conhecidas duas leis da refração da luz que explicam o comportamento desse fenômeno.

Primeira lei de refração da luz

De acordo com a primeira lei de refração da luz, o raio de incidência, o raio de reflexão e a linha normal estão no mesmo plano. Conseqüentemente, quando o fenômeno é observado de cima, podemos capturar a continuidade entre os dois raios.

Segunda lei da refração da luz ou lei de Snell

A lei de Snell ou segunda lei de refração da luz determina que isso ocorre quando o índice de refração dos dois meios é diferente e o raio de luz incide obliquamente na superfície que os separa.

Com isso em mente, a lei de Snell estabelece a fórmula para calcular o ângulo de refração da luz. Aplica-se a qualquer onda eletromagnética. Recebeu o nome do matemático holandês Willebrord Snell van Royen, que o descobriu no século XVI.

A fórmula da lei de Snell é a seguinte:

Onde,

n₁É o índice de refração do meio em que o raio incidente é encontrado;
θ₁é o ângulo de incidência do referido raio;
n₂É o índice de refração do meio em que o raio refratado se manifesta;
θ₂é o ângulo de refração do raio refratado.

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Exemplos de refração da luz

Alguns exemplos comuns de refração da luz podem ser encontrados nos seguintes fenômenos:

Colher de chá em uma xícara de chá

Quando colocamos uma colher de chá em uma xícara de chá, podemos ver como se ela estivesse dividida. É um efeito da refração da luz que produz essa ilusão de ótica.

O mesmo fenômeno ocorre quando colocamos um lápis ou canudo na água. Produz-se a ilusão de que eles estão dobrados devido à refração da luz.

arco-íris

Um arco-íris é produzido pela refração da luz ao passar por pequenas gotas de água suspensas na atmosfera. A luz, ao entrar nesta área, se decompõe e gera o efeito colorido.

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Halos de luz solar

É um fenômeno semelhante ao arco-íris e que ocorre em algumas partes do globo ou em condições atmosféricas muito específicas. Isso ocorre quando partículas de gelo se acumulam na troposfera, que refratam a luz e a decompõem, o que permite que um anel de cores seja distinguido ao redor da fonte de luz.

Luz refratada em um diamante

Os diamantes também são capazes de refratar a luz, dividindo-a em várias cores.

Lentes e lupas

Tanto as lupas quanto as lentes que usamos se baseiam nos princípios da refração da luz, pois devem captar a luz e deformar a imagem para que possa ser interpretada a olho nu.

Raios de sol no mar

Podemos ver a luz do sol mudar seu ângulo e velocidade, e se espalhar ao entrar no mar pela superfície.

Ilumine através de uma janela de vitral

A refração da luz também ocorre por meio de vidros ou cristais, que filtram a luz e a difundem no ambiente.

Reflexo e refração da luz

Reflexo de luz

A reflexão e a refração da luz são processos relacionados, embora diferentes. A reflexão da luz consiste em seu salto quando atinge uma superfície ou interface que separa dois meios diferentes. Por exemplo, o reflexo de uma paisagem em um lago ou de um rosto no espelho são fenômenos de reflexão da luz.

Em vez disso, a refração da luz ocorre quando a luz passa pela superfície que separa dois meios para continuar sua propagação. À medida que entra no segundo meio material, o feixe de luz mudará o ângulo e a velocidade.