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Refração: como funciona?

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A refração nada mais é que a mudança na velocidade de propagação devido à mudança do meio em que a onda passou, contudo, estes dois meios precisam ter dois índices de refração diferentes. A refração, não muda somente a velocidade, mas também modifica outras características da onda, pois pelo motivo da mudança de velocidade, e como a frequência não se modifica independente de qualquer modificação da onda, consequentemente, quem irá mudar não será só a velocidade, mas também seu comprimento de onda, sendo a frequência denominada como a constante de proporcionalidade.

Índice de refração

Cada meio seja a água, o ar atmosférico, uma rocha, todos possuem um índice de refração que é calculado a partir da relação da velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no dado meio em questão. Em meios com índice de refração mais baixos, que estejam próximos de um a luz terá a velocidade maior. A relação do formulário, como mencionado antes, é de uma razão demonstrada abaixo:

n = e/v

O índice de refração é representado pela letra n, enquanto a velocidade da luz no vácuo é representada por c e por fim v é a velocidade da luz no determinado meio da questão. O índice de refração pode chegar a no mínimo um, se o meio for o vácuo, e ainda não se obteve qual é seu máximo, mas como nota-se quanto maior o índice, menor será sua velocidade no meio.

Como se pode notar também, devido à diminuição da frequência, maior será sua velocidade de propagação, como também pode ser notado no espectro visível das cores que estão em ordem crescente a seguir: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. E com isso pode-se concluir que a maior velocidade está representada desta forma:

V vermelho > V laranja > V amarelo > V verde > V azul > V anil > V violeta

Em geral, outro ponto importante é o da densidade, que quanto maior for maior será o seu índice de refração, como também variações de temperatura e pressão podem alterar a densidade, modificando também o índice de refração.

Continuidade Óptica

Considerando dois meios, denominado de A e B, e um feixe luminoso que irá penetrar nos meios de A para B, para que haja a refração é necessário que o índice de refração de A tenha valor distinto do índice de refração B. Quando estes dois apresentam mesmo índice não irá ocorrer o processo de refração, não modificando velocidade nem direção do feixe luminoso, concluindo que terá uma continuidade óptica. Um exemplo simples que é muito interessante é, por exemplo, quando um objeto passa por dois meios de mesmo índice acaba que a parte do objeto que está localizada no segundo meio acaba ficando “invisível”, como na água e um vidro de aquário.

Leis da Refração

Existem duas leis principais da refração que facilitam na hora de realizar as questões de vestibular correlação aos cálculos sobre a refração e suas características.

Primeira lei da refração: o raio incidente e o raio refratado, junto à reta normal estão contidos no mesmo plano.

Segunda lei da refração: os senos dos ângulos de incidência e de refração são diretamente proporcionais à velocidade da onda nos respectivos meios

Refração no asfalto

Em dias muito quentes as estradas acabam ficando muito quentes e é muito comum aparecer no caminho do asfalto que ele esteja molhado, contudo isso não é verídico, é apenas um exemplo de refração total, o qual ocorre pela diferença de densidade das massas de ar que estão próximas da estrada. Esse aquecimento faz com que tenha a expansão dos gases e, consequentemente, diminuindo sua densidade, e diminuição também do índice de refração. E quando a luz proveniente do céu incide com certo ângulo no asfalto ela passa por uma reflexão total, o que aparenta a existência de água no asfalto, contudo é apenas a reflexão do céu.


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