Refração da luz — Educação física, 14–17
Porque a luz muda de direção ao passar para outro material e como prever a nova direção. Educação física, 14–17 anos.
A ideia
A refração é a mudança de direção da luz ao atravessar uma fronteira, como do ar para o vidro ou para a água. A luz muda de velocidade no novo material e, por isso, o seu trajeto geralmente se desvia. Os ângulos medem-se a partir da normal, uma linha imaginária perpendicular à superfície.
Porque é necessária
Um modelo em linha reta funciona enquanto a luz permanece num só material, mas não explica porque uma moeda parece mudar de posição debaixo de água ou porque uma lente concentra a luz. A refração foi estudada para prever estas mudanças nas fronteiras entre materiais. O problema essencial é que a luz não viaja à mesma velocidade em todas as substâncias transparentes.
Um exemplo resolvido
Um raio passa do ar para o vidro com um ângulo de incidência de 30°. Considera-se n_ar = 1,0 e n_vidro = 1,5 e usa-se n₁ sen i = n₂ sen r. Assim, sen r = 1,0 × sen30° ÷ 1,5 = 1/3, obtendo-se r ≈ 19,5°. O raio desvia-se na direção da normal.
O erro comum
Muitas pessoas medem o ângulo a partir da superfície, em vez de o medirem a partir da normal. É um erro compreensível porque a superfície é visível e parece ser a linha de referência óbvia. No entanto, as equações usam a normal: se o raio faz 30° com a superfície, faz 60° com a normal.
Fora da escola
Os óculos usam lentes cuidadosamente moldadas para refratar a luz e formar imagens nítidas na retina. As câmaras, os microscópios e os telescópios usam a mesma ideia para controlar o ponto onde a luz converge. As fibras óticas guiam a luz através de reflexões internas repetidas, permitindo transmitir informação a longas distâncias.
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