Refração da luz

Como eu estou fazendo um relatório de experimentos sobre o assunto, resolvi escrever um pouco para que todos tenham uma idéia relativa sobre o que se trata o tema refração no mundo de um estudante de física. Então boa leitura.

Quando a Teoria da Relatividade estabeleceu o limite da velocidade da luz como sendo o valor correspondente a sua propagação no vácuo,introduziu-se um termo que comparava esse valor com o valor de sua propagação em outros meios: o índice de refração absoluto.

n = c / v

Onde, c = velocidade da luz; v= velocidade da luz no meio

Ao analisarmos essa grandeza vemos que ela é adimensional,ou seja não tem unidade, uma vez que é um fator comparativo entre duas grandezas de mesma unidade. Porém, o índice de refração é muito mais que isso, ele determina as condições para que um corpo seja visível num meio. Para que um corpo seja visível num meio, ele deve ter índice de refração diferente do índice do meio. Quando falamos, liberamos vapor d´agua para o meio ambiente, porém devido a temperatura, ele não é visualizado, entretanto, num dia frio, ao falarmos, o vapor é resfriado rapidamente, mudando seu índice de refração e torna-se visível. É aquela “fumaça” que sai da boca. A luz ao passar de um meio para outro, muda sua velocidade de propagação e pode mudar de direção. Esse fenômeno é chamado de “Refração”.

Muitos são os fatores que alteram a velocidade da luz, como a densidade e a temperatura, entretanto se dois meios tiverem o mesmo índice de refração, a luz passa de um para o outro sem mudar de velocidade nem de direção. É o que se chama de “continuidade óptica”. A refração da luz foi evidenciada pela primeira vez por Isaac Newton, observando a luz que atravessava um prisma, desviar-se de modo diferente para cada cor. Isso ocorria porque o material do prisma tem índice de refração diferente para cada freqüência do espectro eletromagnético, sendo mínimo para o vermelho e máximo para o violeta. Portanto, podemos relacionar o desvio que a luz sofre ao passar de um meio para outro em função de sua cor do seguinte modo:

Menor desvio= menor(n)= luz vermelha= menor freqüência= maior velocidade.

Maior desvio= maior(n)= luz violeta= maior freqüência= menor velocidade.

Um mesmo meio pode ser dividido em“sub-meios”, como acontece com a atmosfera. Devido a diferença de densidade e de temperatura entre as camadas que compõe a atmosfera, a luz sofre sucessivos desvios até chegar aos nossos olhos,então ao olharmos para a fonte emissora a vemos deslocada de sua posição real, causando um fenômeno óptico chamado de “ altura aparente dos astros”Quando você olha para o Sol, não o vê em sua posição real, mas em uma posição ”aparente”, devido ao desvio que sua luz sofreu até chegar à superfície da Terra. A refração da luz e conseqüente reflexão total nas camadas de ar próximas ao asfalto ou areia quente provoca um outro fenômeno, chamado de“ miragem”.É aquela ilusão que você tem quando está viajando e olhando ao longe, tem a impressão que o asfalto está” molhado”.A luz branca (policromática) ao atravessar um prisma se refrata decompondo-se em suas cores monocromáticas: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Esse fenômeno chamado de “dispersão” acontece também quando a luz atravessa as gotículas de água suspensas na atmosfera, dispersando-se em suas cores em um ângulo definido e formando o arco-íris. Entretanto, ao atravessar a atmosfera, parte da luz azul reflete nos gases e poeira em suspensão, determinado a cor do céu que nós vemos, mas as mudanças de temperatura e densidade constantes das camadas atmosféricas podem fazer com que ocorra também a reflexão do alaranjado ou do amarelo. Na Lua, como não tem atmosfera para refletir a luz, o céu é completamente escuro a qualquer hora. A refração da luz é responsável por muitos fenômenos que observamos no dia a dia, como por exemplo, a impressão de que o fundo de uma piscina parece mais perto do que realmente está.A lei que rege a refração da luz é chamada de Lei de Snell- Descartes e relaciona os índices de refração dos meios com os ângulos formados com a reta perpendicular à superfície de separação entre eles (Normal) e pode ser escrita da seguinte forma :

sen i . n1 = sen r . n2

Procure ler um pouco mais sobre a refração e amplie seus conhecimentos sobre esse importante fenômeno físico.