Reflexão da luz

Refração da luz

Reflexão total da luz

LUZ

Reflexão da luz

A reflexão é o fenómeno que ocorre quando a luz, ao incidir num

obstáculo, é reenviada para trás.

De acordo com a natureza da superfície onde a luz incide, a

reflexão pode ser:

Regular Irregular

2 Daniela Pinto

Reflexão da luz num espelho plano

Quando um raio luminoso incide num

espelho plano, com uma determinada

inclinação, reflete-se numa única

direção.

O raio luminoso que incide no espelho

designa-se por raio incidente.

3 Daniela Pinto

Raio incidente (R) - raio luminoso

que incide no espelho

Raio refletido (R’) - raio

luminoso que se reflete

Ângulo incidente – ângulo que o

raio incidente faz com a normal.

Ângulo refletido – ângulo

que o raio refletido faz com a

normal.

Normal – perpendicular ao espelho no ponto de incidência

4 Daniela Pinto

LEIS DA REFLEXÃO DA LUZ

θi = θr

1ª lei – o raio incidente, o raio refletido e a normal ao espelho no

ponto de incidência estão no mesmo plano.

2ª lei – o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão

5 Daniela Pinto

EXEMPLOS DAS LEIS DA REFLEXÃO DA LUZ

A amplitude dos ângulos de incidência e de reflexão é a

mesma.

6 Daniela Pinto

Em meios transparentes pode ocorrer a transmissão da luz.

REFRAÇÃO DA LUZ

7 7 Daniela Pinto

REFRAÇÃO DA LUZ

A refração é um fenómeno

ótico.

Ocorre quando a luz atravessa a

superfície de separação de dois

meios óticos diferentes.

Os raios luminosos ao passarem de um meio ótico para outro meio

diferente, mudam de direção.

8 Daniela Pinto

Algumas situações do dia-a-dia que se explicam pela

refração da luz

• As canetas parecem partidas quando as vemos mergulhadas num

líquido.

• A piscina parece menos profunda do que é na realidade.

9 Daniela Pinto

10 Daniela Pinto

Porquê?

A velocidade de propagação da luz no vazio é de

300.000 km/s.

A velocidade de propagação da luz depende do meio:

• velocidade na água: 225.000 km/s

• velocidade no vidro: 197.000 km/s

11 Daniela Pinto

A luz propaga-se com velocidades diferentes nos diferentes

meios.

O desvio será maior

quanto maior for a variação

sofrida na sua velocidade

de propagação.

Daniela Pinto 12

VELOCIDADE DA LUZ

ÍNDICE DE REFRAÇÃO, N

c : velocidade da luz no vazio, 3 x 108 m/s

v : velocidade da luz no meio.

n : índice de refração do meio.

𝑛 =𝑐

𝑣

𝑛𝑎𝑟 ≅ 1 𝑛𝑣á𝑐𝑢𝑜 = 1

13 Daniela Pinto

Número ( adimensional) que representa quantas vezes num meio,

a velocidade da luz é menor que no vácuo

ÍNDICE DE REFRAÇÃO RELATIVO

𝑛2,1 =𝑣1

𝑣2

Índice de refração do meio 2 relativamente ao meio 1.

𝑛2,1 =𝑛2

𝑛1

Quanto mais denso oticamente um meio, menor a velocidade da luz.

𝑛2

𝑛1=

𝑣1

𝑣2 como

𝑛2

𝑛1=

𝜆1𝑥 𝑓

𝜆2𝑥 𝑓 então

𝑛2

𝑛1=

𝜆1

𝜆2

14 Daniela Pinto

Maior velocidade da luz no ar

Meio oticamente menos denso

Meio menos refringente

(menor índice relativo)

REFRINGÊNCIA

15 Daniela Pinto

Menor velocidade da luz no vidro

Meio oticamente mais denso

Meio mais refringente (maior índice relativo)

LEI DE SNELL- DESCARTES

1ª O raio incidente, o raio refratado e

a normal ao espelho no ponto de

incidência estão no mesmo plano

(plano de incidência).

2ª O ângulo de incidência, q1, e o

ângulo de refração, q2, relacionam-se

pela expressão:

n1 sin q1 = n2 sin q2

16 Daniela Pinto

DO AR PARA O VIDRO Quando um raio luminoso passa:

Se a luz passa de um meio de maior velocidade para um meio de

menor velocidade, o raio refratado APROXIMA-SE da normal.

ar

vidro

normal

raio refratado

ângulo de incidência > ângulo de refração

17 Daniela Pinto

ar

vidro

normal

DO VIDRO PARA O AR

Se a luz passa de um meio de menor velocidade para um meio de

maior velocidade, o raio refratado AFASTA-SE da normal.

ângulo de incidência < ângulo de refração

18 Daniela Pinto

Os raios luminosos mudam de

direção afastando-se da normal.

RESUMINDO…

Daniela Pinto

Os raios luminosos mudam de

direção aproximando-se da normal.

19

Incide PERPENDICULARMENTE à superfície de

separação de dois meios óticos diferentes.

E A LUZ NÃO É DESVIADA QUANDO…

20 Daniela Pinto

REFLEXÃO TOTAL DA LUZ

Já vimos que a luz quando

a passa do vidro para o

ar, por exemplo, sofre

refração.

Se o ângulo de incidência

for inferior a 42⁰ (no caso

do vidro), ocorre, ao

mesmo tempo, a reflexão

e a refração da Luz.

ar

vidro

Daniela Pinto 21

REFLEXÃO TOTAL DA LUZ

Se o ângulo de incidência for igual a 42⁰, a amplitude do

ângulo de refração é de 90⁰.

ar

vidro

raio refratado

42º

22 Daniela Pinto

REFLEXÃO TOTAL DA LUZ

Se o ângulo de incidência for superior ao ângulo critico (a 42⁰, no

caso do vidro) ocorre, apenas, a REFLEXÃO TOTAL da LUZ .

ar

vidro Reflexão total

>42º

23 Daniela Pinto

Existe um valor máximo de amplitude do ângulo de incidência,

para além do qual não ocorre refração da luz. Esse valor depende

dos materiais.

Ângulo crítico

ângulo de incidência a partir do qual deixa de haver

refração e passa a ocorrer reflexão total da luz.

ANGULO CRITICO

24 Daniela Pinto

ANGULO CRITICO

25

Determinação do ângulo limite: 𝑛1 sin 𝜃1 = 𝑛2 sin 𝜃2

𝑛1 sin 𝜃𝐿 = 𝑛2 sin 90°

𝑛1 sin 𝜃𝐿 = 𝑛2

sin 𝜃𝐿 =𝑛2

𝑛1

25 Daniela Pinto

Não esquecer que 𝑛2 < 𝑛1!

O fenómeno de reflexão total da luz ocorre quando a luz passa

de um meio ótico onde se propaga a menor velocidade para

outro onde se propaga com maior velocidade, com um ângulo de

incidência superior ao ângulo limite.

Ao ângulo limite corresponde a um ângulo de refração igual a

90⁰. Nota que o ângulo limite é diferente consoante os meios

óticos em causa.

RESUMO

26 Daniela Pinto

FIBRAS ÓTICAS

As fibras óticas são fibras

(fios) de vidro ou de

plástico transparente,

muito flexíveis e finas (por

vezes mais finas do que

um cabelo humano), em

que a luz se propaga

através de sucessivas

reflexões totais.

27 Daniela Pinto

FIBRAS ÓTICAS

Caraterísticas principais:

Núcleo de elevada transparência;

𝒏𝒏ú𝒄𝒍𝒆𝒐 > 𝒏𝒓𝒆𝒗𝒆𝒔𝒕𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐

28 Daniela Pinto