Refração

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Refração

  1. 1. Refração da luz é o fenômeno em que ela é transmitida de um meio para outro diferente. Nesta mudança de meios a frequência da onda luminosa não é alterada, embora sua velocidade e o seu comprimento de onda sejam. Com a alteração da velocidade de propagação ocorre um desvio da direção original.
  2. 2. Índice de refração absoluto Índice de refração é uma relação entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz em um determinado meio. Em que: c é a velocidade da luz no vácuo; v é a velocidade da luz no meio; É importante observar que o índice de refração absoluto nunca pode ser menor do que 1, já que a maior velocidade possível em um meio é c, se o meio considerado for o próprio vácuo. Para todos os outros meios materiais n é sempre maior que 1.
  3. 3. Índice de refração relativo entre dois meios Chama-se índice de refração relativo entre dois meios, a relação entre os índices de refração absolutos de cada um dos meios, de modo que: o índice de refração relativo entre dois meios pode ter qualquer valor positivo, inclusive menores ou iguais a 1.
  4. 4. Refringência Dizemos que um meio é mais refringente que outro quando seu índice de refração é maior que do outro. De outra maneira, podemos dizer que um meio é mais refringente que outro quando a luz se propaga por ele com velocidade menor que no outro.
  5. 5. Dioptro É todo o sistema formado por dois meios homogêneos e transparentes. Quando esta separação acontece em um meio plano, chamamos então, dioptro plano. A figura acima representa um dioptro plano, na separação entre a água e o ar, que são dois meios homogêneos e transparentes.
  6. 6. Leis da refração A 1ª lei da refração: O raio incidente, o raio refratado e a reta normal ao ponto de incidência estão contidos no mesmo plano 2ª Lei da Refração - Lei de Snell: Os senos dos ângulos de incidência e refração são diretamente proporcionais às velocidades da onda nos respectivos meios.
  7. 7. Onde:  Raio 1 é o raio incidente, com velocidade e comprimento de onda característico;  Raio 2 é o raio refratado, com velocidade e comprimento de onda característico;  A reta tracejada é a linha normal à superfície;  O ângulo formado entre o raio 1 e a reta normal é o ângulo de incidência;  O ângulo formado entre o raio 2 e a reta normal é o ângulo de refração;  A fronteira entre os dois meios é um dioptro plano.
  8. 8. Refração Regular e Difusa Refração Regular: Quando um feixe paralelo incide em meio transparente, ao refratar, ele continuará paralelo. Neste caso diremos que a refração é regular. Refração Difusa: Quando um feixe paralelo incide em meio translúcido, ao refratar, ele deixará de ser paralelo. Neste caso diremos que a refração é difusa.
  9. 9. Lâmina de faces paralelas A lâmina de faces paralelas é um sistema de três meios homogêneos e transparentes separados dois a dois através de superfícies planas e paralelas. Dos três meios, normalmente o segundo meio é a lâmina de faces paralelas. Como exemplo, pode-se citar uma placa de vidro de uma janela.
  10. 10. Um raio monocromático de luz, ao incidir obliquamente sobre uma das faces da lâmina, atravessa-a, emerge da outra e sofre um desvio lateral(d). Sendo o segundo meio a lâmina, se o primeiro e o terceiro meio forem iguais, o raio incidente será paralelo ao emergente; caso o primeiro meio seja diferente do terceiro, o raio incidente não será paralelo ao emergente.
  11. 11. O desvio lateral d é obtido por:        I1 – ponto de incidência na 1a face I2 – ponto de incidência na 2a face n1 – índice de refração do meio onde está imersa a lâmina n2 – índice de refração do material que constitui a lâmina d – desvio lateral sofrido pelo raio e – espessura da lâmina θ=i–r
  12. 12. Prisma óptico Conjunto formado por três meios homogêneos e transparentes ou por dois dióptros planos, em que as superfícies planas não são paralelas (faces do prisma) que se interceptam em retas que são as arestas.
  13. 13. Tipos de prismas: Prismas dispersivos – decompõem (dispersam) a luz policromática branca em suas infinitas componentes monocromáticas (cores) que compõem o espectro luminoso.
  14. 14. Prismas refletivos (de reflexão total) – substituem os espelhos, com melhor rendimento, na reflexão da luz. Cálculo do desvio total ou desvio total angular (d): d=i+r’-A Nesta fórmula:  d é o desvio total ou desvio angular total,  i é o ângulo de incidência na 1a face,  r’ é o ângulo de emergência na 2a face,  A é o ângulo de refringência do prisma.
  15. 15. Desvio mínimo:Variando i, o desvio total d também varia e tem valor mínimo quando o ângulo de incidência é igual ao ângulo de emergido, ou seja, i = r’ A=2r dmin= 2i - A Prismas polarizados : podem dividir o feixe de luz em componentes de variadas polaridades.
  16. 16. Questões de Refração 1)(Fatec-SP) Na figura, um raio de luz monocromático se propaga pelo meio A, de índice de refração 2. Com base nessas informações, determine o índice de refração do meio B. Dados: sen37º = 0,60 e sen53° = 0,80. Devemos concluir que o índice de refração do meio B é: a) 0,5. b) 1,0. c) 1,2. d) 1,5. e) 2,0.
  17. 17. 2)(PUCCAMP-SP) Um recipiente contém líquido de índice de refração absoluto igual à 1,6, até uma altura h. Um raio de luz proveniente de uma fonte de luz M, que está no fundo do recipiente, se refrata na superfície do líquido e passa rente à parede lateral do recipiente, como mostra o esquema abaixo. Considerando as medidas da figura, determine o valor da altura h?
  18. 18. 3)A luz amarela se propaga em um determinado vidro com velocidade de 200.000 km/s. Sendo 300.000 km/s a velocidade da luz no vácuo, determine o índice de refração absoluto do vidro para a luz amarela: a) n = 1,1 b) n = 1,2 c) n = 1,3 d) n = 1,4 e) n = 1,5
  19. 19. 4) (UN. MACKENZIE) A velocidade de propagação da luz em determinado líquido é 80% daquela verificada no vácuo. O índice de refração desse líquido é: a)1,50 b)1,25 c) 1,00 d) 0,80 e) 0,20 5) (F. CIÊNC. MÉDS. - MG) Determine a velocidade da luz que se propaga na água, se o índice de refração absoluto desta é de 1,33 e a velocidade da luz no vácuo de 3 x 108 m/s.
  20. 20. Refração em uma lâmina de faces paralelas: 01) (UFB) A espessura de uma lâmina de vidro de faces paralelas é de 2,0cm. Um raio monocromático de luz incide numa de suas faces com ângulo de 60o e se refrata com ângulo de 45o. Considerando cos75o=sen15o=0,25, sen60o=cos30o=√3/2=0,8 , nar=1,0 e sen45o=cos45o=√2/2=0,7, pede-se: a) Esboçar o trajeto do raio de luz ao atravessar a lâmina b) Determinar o índice de refração do vidro c) Determinar o desvio lateral (d) e o desvio angular (β) 02)(UEFS) Uma lâmina de faces paralelas, construída de forma que uma das suas faces é espelhada internamente, está imersa no ar. Um raio luminoso, propagando-se no ar, incide, com ângulo i, na face não espelhada e é refratado. Em seguida, o raio é refletido na face espelhada e volta ao ar, depois de ser novamente refratado. O ângulo de refração, no retorno do raio luminoso da lâmina para o ar, é igual a: a) i/2 b) i c) 3i/2 d) 2i e) 5i/2
  21. 21. 02) (UFMG) Um estreito feixe de luz monocromática passa de um meio I para um meio II, cujos índices de refração absolutos são diferentes. O feixe atravessa o meio II, penetra em um meio idêntico a I e é refletido em um espelho plano. Estas figuras mostram opções de trajetórias para esse feixe de luz. As figuras que representam trajetórias possíveis são: a) 1 e 2 b) 1 e 3 c) 2 e 5 d) 3 e 4 e) 4 e 5 04) (UFBA) Um feixe de luz monocromática, cuja velocidade no vácuo tem módulo igual a 3,0 . 108m/s, incide perpendicularmente em uma lâmina transparente e espessa de índice de refração absoluto n = 1,50. Determine a espessura da lâmina, sabendo-se que a luz gasta 1,0 . 10-10s para atravessá-la. a) 1,0cm b) 1,5cm c) 2,0cm d) 2,5cm e) 3,0cm
  22. 22. Prismas Ópticos 01) (UEL - PR) No esquema adiante considere: I - raio incidente N1 e N2 - normais às faces do prisma r1 - ângulo de refração na primeira face r2 - ângulo de incidência na segunda face q - ângulo do prisma = 60° Considerando as indicações do esquema, é correta a relação; a) r1 - r2 = q b) r1 + r2 = q c) r1 + r2 = 90° - q d) r1 - r2 = 90° - q e) 2 (r1 + r2) = q
  23. 23. 02) (UEL - LONDRINA) A figura abaixo representa um raio de luz que atravessa um prisma. O desvio sofrido por esse raio de luz, em graus, vale: a) 20 b) 30 c) 50 d) 60 e) 90 03) Um prisma possui ângulo de refringência de 60° e índice de refração igual a um raio de luz incide sobre uma face com ângulo de incidência de 45°. Determine: a) O ângulo de emergência do raio luminoso; b) O desvio total sofrido pelo raio luminoso. 04) (PUC-SP) Um prisma de vidro, cujo ângulo de refringência é 60°, está imerso no ar. Um raio de luz monocromática incide em uma das faces do prisma sob ângulo de 45° e, em seguida, na segunda face sob ângulo de 30°, como está representado no esquema. Calcule o índice de refração do vidro em relação ao ar, para essa luz monocromática.

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