Transcript Módulo 34-2 refração da luz

Índice de Refração e Leis
da refração da Luz
A natureza da luz
O problema:
De acordo com a teoria eletromagnética, a luz é composta
de campos elétricos e magnéticos que oscilam constantemente
enquanto viajam.
Campo Elétrico
Campo Magnético
O éter
A luz é uma onda longitudinal, por isso precisa de um meio
para se deslocar.
A natureza da luz
A explicação de Einstein:
A luz é composta de pacotes de energia (fótons), que juntos possuem
comportamento ondulatório, ou seja a dualidade Onda-Partícula.
O fim da saga do éter
Luz
•
•
•
•
•
Eletromagnética – Constrói o próprio meio
para passar.
Meios muito densos atrapalham o seu
movimento.
Vluz vácuo  Vluz ar > VLuz líquidos >
VLuz Sólidos
Quando a luz passa de um meio menos
denso para um meio mais denso ela perde
velocidade.
Quando a luz passa de um meio mais denso
para um meio menos denso ela ganha
velocidade.
x
Som
•
•
•
•
•
Mecânica – Precisa de um Meio material
para se propagar.
Meios muito densos facilitam o seu
movimento.
Vsom Sólidos > Vsom água > Vsom ar
Quando o som passa de um meio menos
denso para um meio mais denso ele ganha
velocidade.
Quando o som passa de um meio mais
denso para um meio menos denso ele perde
velocidade.
Refração da Luz
• A luz ao passar de um meio para outro sofre o
fenômeno da refração, com mudança na
velocidade, no comprimento de onda e na
direção de propagação em alguns casos.
Casos particulares
• Um raio de luz incide formando 90º com a
superfície de separação.
- Denso (Refringente)
Velocidade
Diminuiu
Velocidade
Aumentou
+ Denso (Refringente)
- Denso (Refringente)
O raio não sofre mudança na direção
Casos particulares
• Ao passar de um meio menos refringente para um mais
refringente com ângulo de incidência î  90º
Normal
i
r
•A luz perde velocidade por ser mais
difícil a propagação.
• O raio aproxima da normal.
Casos particulares
• Ao passar de um meio mais refringente para um menos
refringente com ângulo de incidência î  90º
i
r
•A luz ganha velocidade por ser mais fácil
a propagação
• O raio afasta da normal.
O índice de refração Absoluto
• O índice de refração de um determinado meio pode
ser calculado fazendo
O menor índice que existe é
n
Onde:
c
N = índice de refração
v
o índice do vácuo pois:
n vácuo 
C = Velocidade da luz no vácuo 3.108 m/s
V = Velocidade da luz no meio envolvido
n ar 
300000
1
300000
300000
 1, 000003  1
299999
O índice de refração Relativo
n A,B 
nA
nB
Índice de A em relação a B
A relação de Snell-Descartes
• Para qualquer ponto de
refração, seja de um meio
mais refringente para um
meio menos refringente
ou vice-versa é válida a
seguinte relação.
n1 
c
n2 
c
v2
v1
n1 .V 1  c
n 2 .v 2  c
Logo
N1.V1 = N2.V2
Pág 174
Exercícios
1 – Considere dois meios homogêneos e transparentes, A e B, separados por uma fronteira F.
A luz proveniente do meio A atravessou a fronteira F e passou a se propagar no meio B.
Dizemos que ocorre o fenômeno da refração:
a) Se a luz for desviada em sua trajetória ao atravessar a fronteira F.
b) Se a luz sofrer variação de velocidade ao atravessar a fronteira F.
c) Somente se forem satisfeitas as duas condições anteriores simultaneamente.
d) Quaisquer que sejam os meios A e B.
e) Somente se um dos meios for o vácuo.
2 – O índice de refração absoluto de um meio:
a) Tem sempre valor menor que 1;
b) É medido em km/s;
c) Só pode ser igual a 1;
d) Obedece a relação n1;
e) Não tem definição exata.
3 – A velocidade da luz no vidro tem módulo igual a 2.108 m/s. Qual o índice de refração
absoluto do vidro?
n
c
v
n
3 . 10
8
2 . 10
8
n  1,5
4 – O índice de refração absoluto da água vale 4/3. Calcule o módulo da velocidade com que a
luz propaga na água.
n
c
4 .v  9 . 10
8
8
v  2 , 25 . 10 m / s
v
4

3 . 10
3
v
8
v
9 . 10
8
4
5 – O índice de refração absoluto da água vale 4/3 e o vidro 3/2. Qual o índice de refração do
vidro em relação à água?
nV , A 
nV , A







nA
nV
3

2
4

3
nV , A 
9
8
2ª Lei da Refração – Aula 14 – Pág 175
Para um conjunto de dois meios homogêneos transparentes e uma dada luz monocromática, é
constante a razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração.
Essa razão entre o seno de refração e o seno de incidência é numericamente igual ao índice
de refração entre o meio de incidência e o meio de refração, logo.:
ni ,r 
ni
nr
i
ni ,r 
sen r
ni ,r 
ni
seni
nr

r
senr
seni
n i .sen i  n r .sen r
Conclusões Finais
n i .v i  n r .v r
ni
nr

n i .sen i  n r .sen r
ni
sen r

nr
sen i
vr
vi
vr
vi
n i .v i  n r .v r

sen r
seni
n i .sen i  n r .sen r v i .sen r  v r .sen i
Papai e mamãe
Como uma ave que sai do ninho de onde nasceu,
Eu saio de vossos braços, para cumprir passo a passo à sina que Deus me deu.
Sei que mamãe padeceu pra criar o filho seu, por isso é que eu vou embora,
Preciso lutar com a vida para lhe dar mãe querida, mais conforto pra senhora.
Vou fazer um juramento que só voltarei para trás se eu conseguir triunfar,
Porém se eu fracassar, aqui eu não volto mais.
Um pedido vou fazer, a quem por mim perguntar, alguns dos colegas meus,
Diga que fui embora sem despedir, temendo não resistir a triste hora do adeus.
Pegue meu cão policial, para que o pobre animal não veja quando eu partir,
Solte ele quando eu estiver bem longe, pra ele não me seguir.
O meu canário seresteiro que eu mesmo fiz prisioneiro pra ouvir ele cantar,
Mamãe, depois que eu for embora abra a porta da gaiola e deixe o canário voar.
É noite silenciosa, cai sereno na rosa, surge a lua lá na serra.
Mamãe, vou partir agora e quando raiar a aurora eu já estarei em outras terras.
Não chores mamãe, eu vendo o pranto que escorre em seu rosto divino,
Chego a perder a coragem de seguir essa viagem e cumprir o meu destino.
Não chores papai, não sou um filho que morre, só vou conhecer o mundo, por lugares desconhecidos,
mais de você pai querido, não esquecerei nem um segundo.
Nas ondas do vento, vou mandar um mandar um pensamento, levar um recado meu,
Para dizer mãe querida, que não encontrei nesta vida outro amor igual ao seu.
É chegada a triste hora de ir pelo mundo a fora, mas levarei nas lembranças a casa onde nasci,
onde feliz eu vivi desde os tempos de criança.
Adeus ó terra querida, onde eu tive nesta vida os primeiros sonhos meus,
adeus serras e Campinas, chão de águas cristalinas,
Adeus papai e mamãe, adeus.
Papai e mamãe
Eu sou o filho que volta a bater na porta que a muito tempo fechei,
quando fui embora chorando e aqui soluçando papai e mamãe eu deixei.
Hoje vejo a gaiola vazia do canário que um dia eu mesmo mandei soltar,
talvez o pobre animal voltou ao seu velho ninho como eu voltei ao meu lar.
Vejo meu cão policial latindo ali no quintal e nem me reconheceu, vem lobo,
vem lamber seu dono que te deixou no abandono sem ao menos dizer-te adeus.
Já vai alta madrugada eu vejo a janela fechada dos quartos dos meus velhinhos,
talvez mamãezinha chora sem nunca pensar que agora seu filho está tão pertinho.
Talvez pensam que eu morri, por que nunca lhes escrevi desde a minha despedida,
eles devem estar velhinhos já na curva do caminho que conduz ao fim da vida.
Abre a porta papai, seu filho está de volta a pedir a sua benção,
sei que sua voz não sai cortada pela emoção, não precisa dizer nada deixe as lágrimas derramadas,
molharem meu peito de dor. Eu que vivi papaizinho vinte anos sem carinho, quero agora seu calor.
Papai cadê minha mãezinha, não precisa dizer nada meu pensamento adivinha olhando nos olhos teus.
Meu filho chorando quero te dizer, sua mãe não pode viver e foi se embora morar com deus,
como uma flor entre espinhos no abandono murchou.
Papai como estás velhinho, seus cabelo estão branquinhos, foram as tardes sem fim.
Aqui vejo a fotografia da mãezinha que um dia deixei a chorar,
parece que ela diz, filho como estou feliz por ver você regressar.
Parti pra fazer riqueza,
pra tirar-lhes da pobreza o meu pai e minha mãezinha,
mais descobri tarde demais que eram os meus velhos pais a maior riqueza que eu tinha.