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REFRAÇÃO

INTRODUÇÃO

Refração é a passagem da luz entre meios transparentes e de densidades diferentes. Como a velocidade de propagação da luz depende do meio em que ela se propaga, essa alteração na velocidade da luz pode provocar também um desvio da luz se a incidência for oblíqua à superfície de separação. Observe que quando a luz incide na superfície de separação dos meios, parte dessa luz sofre reflexão e outra parte sofre refração.

ÍNDICE DE REFRAÇÃO ( )

Quando a luz sofre refração, sua velocidade pode aumentar ou diminuir, dependendo da densidade do meio. Quanto maior a densidade, menor a velocidade da luz e vice-versa. O índice de refração de um determinado meio será então a razão entre a velocidade da luz no vácuo ( c = 3.108 m/s ) e a velocidade da luz no meio ( v ).

TIPOS DE REFRAÇÃO

A refração pode ocorrer basicamente de três maneiras: incidência perpendicular à superfície de separação, incidência oblíqua com aumento do índice de refração ou incidência oblíqua com diminuição do índice de refração.

( I ) Incidência perpendicular: nesse caso não há desvio do raio refratado, apenas a variação da velocidade da luz de acordo com o meio.

( II ) Incidência oblíqua com aumento do índice de refração: nesse caso, a luz sofrerá uma redução na sua velocidade, causando aproximação da reta Normal à superfície. Chamaremos de i o ângulo de incidência e r o ângulo de refração.

( III ) Incidência oblíqua com diminuição do índice de refração: nesse caso, a luz sofrerá um aumento na sua velocidade, causando afastamento da reta Normal à superfície. Chamaremos de i o ângulo de incidência e r o ângulo de refração.

LEI DE SNELL-DESCARTES

A relação entre os ângulos de incidência e refração com os respectivos índices dos meios é estabelecida pela Lei de Snell-Descartes:

A . sen i = B . sen r

LÂMINA DE FACES PARALELAS

Considere uma lâmina de espessura ( e ), feita de material mais refringente do que o meio no qual ela se encontra. A luz ao atravessar a lâmina, sofre refração na entrada e na saída. Como as faces são perfeitamente paralelas, o ângulo de incidência na entrada será igual ao ângulo de refração na saída ( i ). Para determinar o desvio lateral ( d ), vamos comparar o triângulo ABC com o triângulo ACD.

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PRISMA

Quando as faces planas de um corpo transparente não são paralelas, a trajetória do raio luminoso não é apenas deslocada, mas também sofrerá um desvio angular. Um raio de luz monocromática, quando atravessa um prisma triangular de ângulo de abertura , sofre um desvio de ângulo na sua trajetória.

REFLEXÃO TOTAL

Vimos anteriormente que um raio luminoso ao passa de um meio mais refringente para outro meio menos refringente, se afasta da Normal. Dependendo do ângulo de incidência, o raio luminoso pode ficar “aprisionado” no meio mais refringente. Quando o ângulo de incidência é tal que o raio refratado fica tangente à superfície de separação dos meios, dizemos que esse ângulo é o ângulo limite ( L ) de reflexão total, pois a luz, a partir desse ângulo, não atravessará a superfície de separação dos meios e sofrerá apenas reflexão.

DISPERSÃO DA LUZ

No vácuo, todas as cores (freqüências) que compõem a luz branca possuem a mesma velocidade. Nos meios materiais essas velocidades são ligeiramente diferentes, causando a dispersão da luz.

A cor vermelha, de menor freqüência, sofre o menor desvio, enquanto a luz violeta, de maior freqüência, sofre o maior desvio.

VESTIBULAR

01.Qual(ais) característica(s) da luz -- comprimento de onda, freqüência e velocidade -- muda(m) de valor quando a luz passa do ar para o vidro?

a) Apenas a freqüência.b) Apenas a velocidade.c) A freqüência e o comprimento de onda.d) A velocidade e o comprimento de onda.e) A freqüência e a velocidade.

02.Uma experiência realizada no Laboratório de Óptica Aplicada da UFPE consiste em medir o índice de refração de dois blocos A e B, feitos de materiais transparentes e colocados no interior de uma câmara de vácuo. Um laser ao atravessar os materiais, passa por sensores colocados nas superfícies de separação dos meios que enviam os

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dados a um computador programado para fazer o gráfico da velocidade da luz em função do tempo.

Em relação aos resultados da experiência, é correto afirmar que:

a) O índice de refração de B é metade do índice de refração de A.

b) A luz ao passar do vácuo para A, teve movimento uniformemente retardado.

c) As substâncias A e B são menos refringentes que o vácuo.

d) A aceleração da luz ao passar de A para B é de 1 m/s2.

e) O gráfico está errado, pois a luz não poderia aumentar de velocidade ao passar de B para o vácuo.

03.A figura mostra o caminho de um raio de luz atravessando três líquidos não miscíveis, transparentes e superpostos. Examinando a trajetória da luz nos três líquidos, podemos afirmar que sua velocidade:

a) é a mesma nos três líquidos.b) é maior no líquido II do que no líquido III.c) é maior no líquido I do que no líquido II.d) é a mesma nos líquidos I e III.e) é maior no líquido III do que no líquido I.

04.Dentre as direções indicadas pelas letras A, B, C, D e E de um raio luminoso que passa do vidro para o ar, qual a única que pode representar a situação real, sabendo-se que o raio emergente tem direção xy, indicada na figura?.

05.A figura a seguir indica a trajetória de um raio luminoso que passa do ar para o vidro. Determine o valor do índice de refração do vidro em relação ao ar:

06.Sabe-se que o índice de refração de certo tipo de vidro é 1,8 e o índice de refração da água é 4/3. O índice de refração desse vidro em relação à água vale:

a) 1,35b) 2,40c) 1/1,35d) 1/2,4e) 6,60

07.A figura ilustra a secção longitudinal de um diamante lapidado, cujo índice de refração é 2,4. Suponha que um feixe luminoso incida perpendicularmente à face AE. Marque a opção que mostra a trajetória seguida pelo feixe.

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a) 1,0b) 1,2c) 1,3d) 1,5e) 1,8

a) Ab) Bc) Cd) De) E

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08.Um feixe de luz que incide em um prisma é formado pela mistura de três cores: verde, vermelho e azul. Após atravessar o prisma, a luz atinge uma tela braça e mostra três manchas coloridas. De cima para baixo, as cores dessas manchas são, respectivamente:

a) verde, vermelho e azul.b) vermelho, azul e verde.c) azul, verde e vermelho.

d) verde, azul e vermelho.e) vermelho, verde e azul.

09.Um raio luminoso que se propaga inicialmente no ar, atravessa uma placa perfeitamente retangular de vidro, cujo índice de refração vale (para efeito de cálculo). O raio incidente forma um ângulo de 30o com a placa de vidro, de acordo com a figura abaixo. Determine o ângulo de refração quando o raio luminoso penetra no vidro.

10.Uma fonte luminosa pontual, localizada no ponto P, emite um raio luminoso que forma um ângulo com o fundo de um recipiente em forma de paralelepípedo retângulo, contendo uma solução aquosa de cloreto de sódio ( NaCl ), de índice de refração igual a 2. Determine o valor do ângulo para que o ângulo seja o ângulo limite de reflexão total do raio luminoso.

11.Isaac Newton, no início de 1666, realizou a seguinte experiência. Seja S o Sol e F um orifício feito na janela de um quarto escuro. Considere P e Q dois prismas de vidro colocados perpendicularmente às suas arestas. Representamos por A a cor violeta, B a amarela e C a cor vermelha. Após a passagem dos raios luminosos pelo orifício e pelos dois prismas, a forma da imagem e a disposição das cores formadas no anteparo são melhores representadas por:

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