Índice de refração é a razão entre as velocidades da luz ao trocar de meio. Essa grandeza física não possui unidade de medida. Isto é, ela é adimensional. Dessa forma, essa refração dependerá da razão entre a velocidade da luz no vácuo e no meio considerado. Show Índice do conteúdo:
Índice de refração é a razão entre as velocidades da luz em dois meios distintos. Geralmente, essa razão é calculada com relação à velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio. Além disso, para certos ângulos de incidência, a luz também terá uma mudança de direção.  A mudança de direção de propagação da luz ocorrerá apenas se o ângulo de incidência for diferente de 90° com relação à superfície. Além disso, caso a luz passar de um meio mais refringente para um meio menos refringente, a velocidade aumenta e a luz se afasta da reta normal. Da mesma forma, se a luz passa de um meio menos refringente para um meio mais refringente, sua velocidade diminui e ela se aproxima da reta normal. Como calcular o índice de refraçãoPara calcular essa grandeza física basta fazer a razão entre as velocidades da luz no vácuo e no meio considerado. Entretanto, caso seja necessário calcular o refração relativa da luz, basta dividir um índice pelo outro. Índice de refração absolutoA refração absoluta da luz é dada pela razão entre a velocidade da luz no vácuo e velocidade da luz no meio considerado
Note que, quanto maior for a razão, maior será o valor de n. Índice de refração relativoPode ser necessário considerar o índice relativo em dois meios diferentes. Dessa forma, a fórmula será:
Nessa conta, pode-se desconsiderar a velocidade da luz no vácuo. Tabela do índice de refraçãoAlguns materiais possuem seus índices de refração bem definidos. Por isso, selecionamos sete substâncias para você conhecer os respectivos valores de n. Note que o valor de n para o ar é muito próximo do seu valor para o vácuo. Assim, em certos casos, pode-se considerar seu valor como 1. Além disso, o valor para a refração da luz no diamante é muito grande. Isso significa que a luz viaja muito mais devagar nesse meio do que no vácuo. Vídeos sobre índice de refraçãoAo trocar de meio, a luz muda sua velocidade. Porém, você continuará com o foco nos estudos. Por isso, selecionamos alguns vídeos para aprofundar ainda mais seu conhecimento. Confira: Refração da luzOs professores Gil Marques e Claudio Furukawa realizam vários experimentos que ilustram a refração da luz. Dessa forma, eles definem e ilustram o conceito de meio homogêneo. Além disso, os experimentos feitos no vídeo podem ser reproduzidos em feiras de ciência. Introdução às leis da refraçãoO professor Marcelo Boaro explica de maneira didática as leis da refração. Além disso, Boaro também ensina o que é a dispersão da luz e outros conceitos fundamentais da óptica geométrica. Ao fim da aula, o professor resolve um exercício de aplicação. Introdução à óptica geométricaDe nada adianta estudar a refração da luz se não souber o básico. Por isso, o professor Boaro ensina os conceitos básicos da óptica geométrica. Com eles, será possível compreender melhor todos os fenômenos ópticos. Ao fim da videoaula, o professor resolve um exercício de aplicação Além da refração luminosa, outro conceito básico da óptica geométrica é a Reflexão da luz. Refração da luz é o fenômeno que consiste na mudança de velocidade de propagação da onda eletromagnética quando essa atravessa meios ópticos diferentes. Durante a refração, o comprimento de onda da luz muda, enquanto a sua frequência permanece constante. A refração pode ou não ser acompanhada de uma mudança na direção da propagação da luz. Veja também: Os mais incríveis fenômenos ópticos da natureza Introdução à refração da luzA refração ocorre quando a luz atravessa a interface entre dois meios ópticos e transparentes, como ar e água. Quando isso acontece, a velocidade de propagação da luz muda, uma vez que essa velocidade depende de uma característica de cada meio óptico chamada de índice de refração absoluto. O índice de refração absoluto é uma grandeza adimensional, isto é, uma grandeza que não tem unidade de medida, calculada pela razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz naquele meio. n – índice de refração c – velocidade da luz no vácuo (c ≈ 3,0.108 m/s) v - velocidade da luz no meio (m/s) Quanto maior é o índice de refração de um meio, menor é a velocidade em que a luz se propaga em seu interior, em outras palavras, dizemos que o meio é mais refringente. Uma vez que não existe qualquer meio óptico em que a luz se propague mais rapidamente que no vácuo, o índice de refração absoluto é sempre maior ou igual a 1. Confira na tabela a seguir o índice de refração de alguns meios ópticos conhecidos:
A refração da luz sempre ocorre quando o índice de refração relativo entre dois meios é diferente de 1. A fórmula do índice de refração relativo é mostrada a seguir, observe: 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. Diferentemente do índice de refração absoluto, que mede a relação entre a velocidade da luz naquele meio e a velocidade da luz no vácuo, o índice de refração relativo mede a relação entre as velocidades de propagação da luz nos dois meios e, por isso, pode assumir valores maiores ou menores que 1. A mudança de velocidade da luz que atravessa do meio 1 para o meio 2 pode ocasionar o surgimento de um deslocamento lateral do feixe de luz. Essa mudança acontece se o raio de luz em questão incidir perpendicularmente à superfície (90º), na mesma direção da reta normal ao plano. A reta normal, por sua vez, é usada como referência para as medidas dos ângulos de incidência e refração, como mostramos na figura a seguir: θi e θr – ângulos de incidência e refração n1 e n2 – índice de refração dos meios 1 e 2 Outro fato importante sobre a refração da luz diz respeito à dependência entre o índice de refração e a frequência da luz incidente. A mudança de velocidade da luz depende, dentre outros fatores, da “cor” da luz: quanto maior é a frequência da onda luminosa, menor é o índice de refração absoluto do meio. É por esse motivo que a luz branca se dispersa em múltiplas faixas coloridas ao atravessar um prisma: cada uma de suas componentes tem um índice de refração específico e isso faz com que cada uma delas sofra uma mudança de direção específica. Leis da refraçãoDepois de conhecermos os conceitos principais da refração, podemos entender como funcionam as leis da refração: → 1ª lei da refraçãoA primeira lei da refração afirma que os raios de luz incidente e refratado, bem como a reta normal, são retas coplanares, isto é, devem estar contidas no mesmo plano. → 2ª lei de refração – Lei de Snell-DescartesA segunda lei da refração, também conhecida como lei de Snell-Descartes, é usada para calcular o desvio angular sofrido pelo raio de luz refratado. De acordo com essa lei, 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, respectivamente. A fórmula da 2ª lei da refração é mostrada a seguir, observe: Leia também: Descobertas da Física que aconteceram por acidente Exercícios resolvidos sobre a refração da luzQuestão 1) Determine o índice de refração absoluto de um meio óptico em que a luz se propaga com velocidade de 2,4.108 m/s. Dados: c = 3,0.108 m/s a) 1,75 b) 1,50 c) 1,25 d) 2,50 e) 1,45 Gabarito: Letra C. Para resolver o exercício, vamos usar a fórmula do índice de refração absoluto: Questão 2) Um raio de luz que provém de um meio em que sua velocidade de propagação é de 1,5.108 m/s incide na interface de outro meio óptico, no qual a luz propaga-se na velocidade de 2,0.108 m/s. Calcule o índice de refração relativo entre esses meios ópticos. a) 1,33 b) 1,40 c) 0,72 d) 2,57 e) 0,63 Gabarito: Letra A. Usaremos a fórmula do índice de refração relativo: Por Rafael Helerbrock |
Nessa situação, qual deve ser o índice de refração
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