Quem nunca olhou para uma piscina e deduziu que ela seria rasa, quando, na verdade, ela era funda? Isso acontece em virtude de um fenômeno chamado Refração de Luz.
Em síntese, o fenômeno ocorre nas ondas eletromagnéticas transmitidas através de um meio translúcido ou transparente. Basicamente, é quando se pode ver com clareza através de um objeto que a luz passa.
De forma geral, essa ilusão óptica é consequência de diversos fatores. Exemplificando, quando a luz penetra em meios capazes de retratar a luz, a sua velocidade diminui e o ângulo de incidência faz com que a luz seja defletida. As mudanças são causadas pela direção de propagação.
Refração da Luz
No exemplo da piscina, a mudança na velocidade de uma onda passa de um meio transparente e homogêneo para um outro meio também transparente e homogêneo com diferença do primeiro.
Em outras palavras, a luz atravessa a interface entre dois meios ópticos e transparentes, como o ar e água. Para que isso ocorra, é necessário que a velocidade de propagação da luz seja diferente em ambos os meios, o chamado índice de refração.
Considerações – Velocidade da luz
Em suma, no vácuo (região do espaço em que há total ausência de matéria), o valor limite da velocidade da luz é de, aproximadamente, 300 mil quilômetros por segundo.
Nesse sentindo, quando atravessa um meio transparente como o ar ou a água, a luz diminui sua velocidade em uma fração de sua velocidade no vácuo.
Índice de Refração
Considerado uma grandeza que não tenha unidade de medida ou, em outras palavras, uma grandeza adimensional, o índice de refração acontece quando um feixe de luz passa pela interface que separa dois meios diferentes de propagação transparentes.
Sendo assim, o índice é calculado pela velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio. Basicamente, a fórmula é posta da seguinte maneira:
Onde,
n – índice de refração;
c – velocidade da luz no vácuo (c ≈ 3,0.108 m/s);
v – velocidade da luz no meio (m/s).
Todavia, outra curiosidade é que quanto maior o índice de refração de um meio, menor é a velocidade de propagação no interior da luz.
Dessa forma, levando em consideração que não existe outro meio óptico em que a luz se propague mais rápido que no vácuo, o índice de refração absoluto sempre será maior ou igual a 1.
Além do índice de refração absoluto, a refração de luz ocorre quando o índice de refração relativo entre dois meios é diferente de 1.
Em suma, a diferença é que o índice de reação absoluto mede a relação entre a velocidade da luz naquele meio e a velocidade da luz no vácuo, enquanto o índice de refração relativo mede a relação entre as velocidades em que a luz se propaga nos dos meios.
O índice de refração relativo apresenta as seguintes propriedades: n1,2 – índice de refração relativo dos meios 1 e 2; n1 e n2 – índice de refração do meio de origem e do meio de destino da luz, respectivamente; v1 e v2 – velocidade de propagação da luz no meio em que a luz emerge e imerge, respectivamente.
Dessa maneira, sua fórmula é a seguinte:
As Leis de Refração
Este fenômeno é regido por duas Leis. A primeira estabelece que o raio incidente, o raio refratado, pertencem a um mesmo plano.
A segunda, é conhecida como Lei de Snell-Descartes e estabelece uma relação entre os ângulos de incidência, de refração e os índices de refração dos meios.
Desse modo, o objetivo da Lei de Snell-Descartes é calcular o ângulo de refração da luz. Em síntese a razão entre os senos dos ângulos de incidência e refração é igual à razão entre as velocidades da luz nos meios incidente e refratado.
A fórmula da 2° lei de refração é calculada da seguinte forma:
Exemplos de refração da luz
Alguns exemplos de mudança na velocidade de uma onda são bem conhecidos. Um dos mais conhecidos é o Arco-íris. Esse fenômeno acontece quando a luz do sol incidente sobre as gotículas de água presentes na atmosfera sofre refração e espalha-se de acordo com o índice de refração da água em relação à frequência de luz.
Assim como o Arco íris, as lentes de óculos apresentam o mesmo fenômeno. Ou seja, as lentes tem a capacidade de mudar a direção dos raios luminosos.
Gostou de saber mais sobre refração luz? Se interessa pelo assunto? Então, leia também o que são as Leis de Kepler, suas definições, características e Gravitação Universal
Fontes: Prepara enem, AZHEBE, E-física, Mundo educação,
Imagens: Businnes, Pinterest, Percepção é ilusão, Mundo educação e Meio Norte
