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Refração luminosa
 

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    Refração luminosa Refração luminosa Presentation Transcript

    • Refração da LuzProf. Miro
    • Prof. Miro1.IntroduçãoQuando a luz que se propaga em um meio incide em umasuperfície que o separa de outro meio, podem ocorrer trêsfenômenos distintos:Reflexão, Absorção e Refração da luz.Ex.Raio IncidenteMeio 1Meio 2Raio RefratadoRaio RefletidoProf. Miro
    • Prof. MiroRefração é o fenômeno luminoso da variação davelocidade da luz ao passar de um meio para outro.Quando a incidência é oblíqua, ocorre um desvio natrajetória do raio luminoso.Ex.1.Introduçãoi i = ângulo de incidênciar r = ângulo de refraçãoMeio 1Meio 2Raio IncidenteRaio RefratadoProf. Miro
    • Prof. Miro1.IntroduçãoCaso a incidência seja normal à superfície (i = 0o), arefração ocorre sem o desvio do raio luminoso.Meio 1Meio 2Raio IncidenteRaioRefratadoi = 0or = 0oProf. Miro
    • Prof. Miro2. Índice de RefraçãoA luz se propaga no vácuo com avelocidade c, que é aproximadamente:c = 300.000km/s.Em outros meios materiais, a luz se propagacom velocidades diferentes, mas nuncasuperior a c.Para comparar o valor da velocidade da luzem um certo meio com a velocidade da luzno vácuo, foi definido o Índice de Refração.Prof. Miro
    • Prof. Miro2. Índice de RefraçãoO Índice de Refração de um meio é a relação entrea velocidade da luz no vácuo e velocidade da luzneste meio.c= _ _nvOnde: c – velocidade da luz no vácuo (constante).v – velocidade da luz no meio em questão.Prof. Miro
    • Prof. Miro2. Índice de RefraçãoExemplos de Índices de Refração: Para a luz amarela doSódio)Meio Índice de RefraçãoVácuo 1,00Ar 1,00Água 1,33Vidro leve 1,58Vidro denso 1,66Diamante 2,42O Índice de Refração varia com a densidade do meio e deacordo com tipo de luz. (freqüência - cor da luz)Ele informa quantas vezes a velocidade da luz no vácuo c émaior que a velocidade da mesma luz no meioconsiderado.
    • Prof. Miro2. Índice de RefraçãoExercício:Calcular a velocidade da luz amarela nos diversosmeios, com o auxílio da tabela abaixo:Meio Índice de RefraçãoVácuo 1,00Ar 1,00Água 1,33Vidro leve 1,58Vidro denso 1,66Diamante 2,42
    • Prof. Miro2. Índice de RefraçãoSolução:Aplicando a expressão obtém-se:c= _ _nvPara o Ar: 1 = 300.000VarPara a Água: 1,33 = 300.000VaguaVar = 300.000km/sQuanto mais denso é o meio, maior o seu índicede refração, ou seja, menor a velocidade com quea luz de uma certa cor se propaga nele.Vagua = 225.000km/s
    • Prof. Miro2. Índice de RefraçãoMeio Índice deRefraçãoVelocidadeda Luz(aprox.)Vácuo 1,00 300.000km/sAr 1,00 300.000km/sÁgua 1,33 225.000km/sVidro leve 1,58 190.000km/sVidro denso 1,66 181.000km/sDiamante 2,42 124.000km/sDentre os meios acima, o diamante é o maisrefringente, ou seja, possui o maior índice derefração.Realizando os cálculos seguintes, constrói-se a tabela abaixo:
    • Prof. Miro2. Índice de RefraçãoQuando dois meios transparentes apresentammesma refringência, um é invisível em relação aooutro.Não há reflexão, refração, muito menos mudança nadireção da luz ao mudar de meio.Entre esses meios existe Continuidade Óptica.irMeio 1Meio 2i = rn1 = n2
    • Prof. Miro2. Índice de RefraçãoContinuidade Óptica: Vidro e Tetracloroetileno.
    • Prof. Miro3. Leis da Refração1a. Lei: O raio incidente, a normal e o raiorefratado pertencem ao mesmo plano.i i = ângulo de incidênciar r = ângulo de refraçãoMeio 1 (n1)Meio 2 (n2)Raio IncidenteRaio Refratado
    • Prof. Miro3. Leis da Refração2a. Lei – Lei de Snell-Descartes: Para um raio deluz monocromática passando de um meio par outro, é constante oproduto do seno do ângulo que o raio forma com a normal e o índicede refração do meio onde o raio se encontra.^n 1 .s e n î = n 2 .s e n ri i = ângulo de incidênciar r = ângulo de refraçãoMeio 1 (n1)Meio 2 (n2)
    • Prof. Miro2a. Lei – Lei de Snell-Descartes3. Leis da Refração^n 1 .s e n î = n 2 .s e n r s e n î n 2s e n r n 1^= n 2 1=Onde n21 é chamado índice de refração relativo domeio 2 em relação ao meio 1.n 2 v 1n 1=v 2Pode-se ainda escrever:Onde V1 e V2 são as velocidades da luz nos meios 1 e2
    • Prof. Miro2a. Lei – Lei de Snell-Descartes -Conclusões3. Leis da RefraçãoAo passar de um meio menos refringente para outro maisrefringente, a velocidade de propagação da luz diminui e oraio luminoso se aproxima da normal.Ex. Do ar para a água.n 2 > n 1i i = ângulo de incidênciar r = ângulo de refraçãoAr (n1)Água (n2)i > r
    • Prof. Miro2a. Lei – Lei de Snell-Descartes -Conclusões3. Leis da RefraçãoAo passar de um meio mais refringente para outromenos refringente, a velocidade de propagação da luzaumenta e o raio luminoso se afasta da normal.Ex. Do vidro para a água. n 2 < n 1i i = ângulo de incidênciar r = ângulo de refraçãoVidro (n1)Água (n2)r > i
    • Prof. MiroExercícios1. Um raio de luz monocromática propaga-seno ar (n = 1) e atinge a superfície plana deum certo vidro sob o ângulo de i = 45o.Admitindo que o índice de refração dessevidro vale para aquela luz, determine:a) o ângulo de refraçãob) a velocidade da luz no vidro citadoc) o ângulo de desvio do raio ao se refratar2
    • Prof. Miro4. Ângulo Limite e Reflexão TotalAumentando-se o ângulo de incidência, o ângulo derefração aumenta até atingir um valor máximo.Luz passando do meio menos para o mais refringente:RI-1RR-1RI-2RR-2RI-3RR-3Quando i = 90o(incidência rasante) , r = L, onde L é oângulo limite de refração.Ln1n2n2 > n1i=90
    • Prof. Miro4. Ângulo Limite e Reflexão TotalQuando i = L, r = 90o, chamada emergência rasante.Luz passando do meio mais para o menos refringente:RI-1RR-1RI-2RR-2RasanteRI-3Reflexão Totali = Ln1n2n1 > n2Quando i > L, a luz se reflete completamente.r = 90
    • Prof. Miro4. Ângulo Limite e Reflexão TotalCondições para ocorrer a Reflexão Total:A luz passar do meio menos refringente para o maisrefringente;O ângulo de incidência ser maior que o ângulo limite.A refração nunca ocorre isoladamente, pois sempre umaparte da luz se reflete.Mas na reflexão total, realmente nenhuma parcela da luz serefrata.Importante
    • Prof. Miro5. Dioptro PlanoÉ qualquer conjunto formado por dois meiostransparentes separados por uma superfície plana S.pp nn =Equação do Dioptro Plano:Onde: p – posição real; p’ – posição aparenten – índice do meio onde está o raio incidente;n’ – índice do meio que contém o raio refratado.RIRR
    • Prof. Miro6. Lâmina de faces paralelasÉ um conjunto de dioptros associados por facesparalelas. Ex. Uma lâmina de vidro imersa no ar.d (desvio lateral)iris e n ( i - r ) .ec o s rd =e (espessura)ArArVidroQuando os meio extremos são iguais, não há desvioangular, só ocorre um desvio lateral do raio luminoso.
    • Prof. Miro7. Prisma ÓpticoÉ um conjunto de três meios transparentes separados porsuperfícies planas, não paralelas.i1 r i2Nos prisma ópticos, a luz sofre um desvio angular.AA = Ângulo abertura ou de refração.Esse desvio tem valor mínimo quando i1 = i2, ou seja,quando o ângulo de incidência é igual ao de emergência.=δ 2i - ADesvio Mínimo:
    • Prof. Miro8. Prismas de Reflexão TotalSão utilizados como espelho em instrumentos ópticos.Dentro deles, a luz sofre reflexão total.a) Prisma de Amici – Desvio de 90o.Reflexão Total
    • Prof. Miro8. Prismas de Reflexão Totalb) Prisma de Porro – Desvio de 180o.Reflexão TotalReflexão TotalSão utilizados como espelho em instrumentos ópticos.Dentro deles, a luz sofre reflexão total.
    • Prof. Miro9. A dispersão da Luz BrancaÉ a decomposição da luz branca em suas infinitas corescomponentes.Ocorre quando um feixe de luz branca sofre refração ao passarde um meio transparente para outro.Ocorre porque cada cor sofre um desvio diferente ao se refratar,ou seja, porque índice de refração de um meio depende do tipode luz. (cor – freqüência)O que é?Quando ocorre?Por que ocorre a separação das cores?
    • Prof. Miro9. A dispersão da Luz BrancaVermelhoAlaranjadoAmareloVioletaAnilVerdeAzulA luz monocromática vermelha é a que menos desvia,pois é a luz de maior velocidade.LuzBrancaA luz monocromática violeta é a que mais desvia, pois é aluz de menor velocidade.
    • Prof. Miro9. A dispersão da Luz BrancaVermelhoAlaranjadoAmareloVioletaAnilVerdeAzulO índice de refração de um meio é menor paraa luz vermelha e aumenta progressivamenteaté o maior valor que é para a luz violeta.LuzBrancac= _ _nv
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferaa) Posição aparente dos astrosA luz sofre sucessivas refrações, porque a atmosfera não éhomogênea.Ar Menos DensoAr Mais DensoPosiçãoRealPosiçãoAparente
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferaMais refringenteb) Miragens e falsas poças no asfalto.Em regiões quentes, o ar em contato com o solo é muito maisquente e portanto menos denso (menos refringente).Então ocorre o fenômeno da reflexão total da luz.Menos refringente
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferab) Miragens e falsas poças no asfalto.Em regiões quentes, o ar em contato com o solo é muito maisquente e portanto menos denso (menos refringente).Então ocorre o fenômeno da reflexão total da luz.
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferac) O Arco-írisResulta de dois fenômenos ópticos: a refração, quedecompõe a da luz branca e a posterior reflexão total.
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferac) O Arco-írisA luz branca penetra na gota, se decompõe, e depois ascomponentes sofrem a reflexão total na face interna.
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferac) O Arco-írisEle sempre se forma na direção oposta ao Sol. O observador ficano vértice do cone. A Terra “esconde” o resto do círculo que seformaria.
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferac) O Arco-írisEle sempre se forma na direção oposta ao Sol. O observador ficano vértice do cone. A Terra “esconde” o resto do círculo que seformaria.
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferad) O Arco-írisAcima do arco-íris, surge ouro bem menos intenso, por issochamado de secundário.PrimárioSecundário
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferac) O HalosSão anéis formados em volta do sol ou da lua devido à refraçãoda luz nos cristais de gelo das nuvens.
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferad) As cores do céuA cor azul durante o dia se deve ao fato de ser essa a cor asofrer o maior espalhamento com a dispersão da luz solar.
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferad) As cores do céuA cor avermelhada ao entardecer se deve ao fato da luz azulse “perder” no caminho que é mais extenso.Chega aos nossos olhos então a luz vermelha, que se espalhamenos.
    • Prof. Miro10. A refração da luz na atmosferae) A cor branca das nuvensA grande quantidade de gotículas de água e pequenos cristaisde gelo, agem como pequenos prismas que decompõem a luzbranca. Para quem olha a nuvem, o resultado final é a somade todas essas cores: o branco
    • Prof. Miro11. Curiosidadesa) A fibra ÓpticaVidroCilindro muito fino feito de vidro puro. A luz permaneceaprisionada dentro do cilindro pois sofre sucessivas reflexõestotais. Larga aplicação nas telecomunicações e na medicina(endoscopia).
    • Prof. Miro11. Curiosidadesb) O periscópioInstrumentos óptico de fundamental importância nossubmarinos.Utilizam prismas de reflexão total.Prismas dereflexão total.
    • Prof. Miro11. Curiosidadesb) O periscópioInstrumentos óptico de fundamental importância nossubmarinos.Utilizam prismas de reflexão total.
    • Prof. Miro11. Curiosidadesc) As ilusões de óptica
    • Prof. MiroFim