Óptica Física: Reflexão, Refração e Lei de Snell

As ondas eletromagnéticas têm um campo elétrico e outro magnético que são perpendiculares entre si e se propagam na mesma direção. Na luz visível, a frequência (ou comprimento de onda) é o que determina a cor da luz.

• Luz branca visível: λ = 380 nm (violeta) e λ = 740 nm (vermelho).
• Reflexão: Ocorre quando um feixe de luz incide sobre uma superfície de separação entre dois meios e retorna para o meio onde estava se propagando. Consiste na mudança de direção de propagação da energia.
• Refração: Ocorre quando o feixe de luz atravessa a superfície de separação, passando de um meio para outro. A refração modifica a velocidade de propagação e o comprimento de onda. A frequência não se altera.

Quando um raio de luz sofre refração, passando de um meio mais refringente para um meio menos refringente, ele se afasta da reta normal ao plano.

Por que o pôr do sol é vermelho? Porque o vermelho tem o maior comprimento de onda e é a última onda de luz que consegue cruzar a atmosfera e nos atingir.

O índice de refração absoluto refere-se sempre à onda no vácuo ou ar entrando em outro meio. Como não existe meio onde a velocidade da luz seja maior que c, n é sempre maior ou igual a 1. Se o ângulo de incidência é 90°, não há refração.

Quando um raio de luz passa de um meio para outro, sua velocidade se altera. Além disso, ocorre um desvio em sua direção de propagação. Esse desvio só não ocorre se o raio de luz incidir perpendicularmente à superfície de separação dos meios.

Ângulo limite é o ângulo de incidência a partir do qual deixa de existir o fenômeno de refração, passando a haver somente reflexão.

Lei de Snell

• Se n_a > n_b: O ângulo de refração será maior que o ângulo de incidência (r > i) e o raio refratado se afasta da normal.
• Se n_a < n_b: O ângulo de refração será menor que o ângulo de incidência (r < i) e o raio refratado se aproxima da normal.

Exercício (V ou F):

1. 1- Quando a luz muda de um meio de propagação para outro, a frequência não se altera.
2. 2- O raio refratado se aproxima da normal no meio mais refringente.
3. 3- A refração somente ocorre do meio mais refringente para o menos refringente.
4. 4- No meio mais refringente, a velocidade da luz é menor.