26 Caracterize a reflexão da luz por uma superfície utilizando-se de um cristal da Islândia.
Passo 1
O enunciado pede para caracterizar a reflexão da luz por uma superfície usando um cristal da Islândia (espato de calcita). O conteúdo é óptica geométrica, especificamente a lei da reflexão, e precisaremos de um cristal birrefringente (espato de calcita), uma fonte de luz colimada (por ex., laser) e um suporte para medir ângulos.
Passo 2
Na reflexão especular, quando um raio de luz incide sobre uma interface, parte retorna ao meio de origem seguindo duas leis principais: todas as três direções (raio incidente, normal e raio refletido) estão em um mesmo plano e o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Seja
o ângulo entre o raio incidente e a normal, e
o ângulo entre o raio refletido e essa normal. Temos então:
Passo 3
O espato de calcita (cristal da Islândia) é birrefringente, ou seja, divide a luz incidente em dois raios polarizados ortogonalmente – o raio ordinário (o) e o extraordinário (e). Cada um desses raios, ao atingir a face de apoio do cristal (que faz interface com o mesmo meio de origem), reflete-se segundo a lei da reflexão.
Passo 4
No arranjo experimental, colocamos o cristal sobre uma superfície branca, alinhamos o laser de modo que incida em um ângulo conhecido
em relação à normal local e observamos, atrás do cristal, dois pontos de luz refletidos correspondentes aos raios o e e. Medindo-se o ângulo de cada ponto refletido e comparando com
, confirma-se que para ambos vale
Passo 5
Essa observação mostra que a reflexão especular independe do estado de polarização da luz incidente: cada componente polarizada obedece à mesma lei e forma imagens refletidas simetricamente em relação à normal.
Passo 6
Concluímos que a reflexão da luz por uma superfície é do tipo especular, regida pela igualdade
, com raio incidente, normal e refletido coplanares, e que, mesmo em um meio birrefringente como o espato de calcita, cada raio polarizado reflete obedecendo a essa lei.
Resposta
A reflexão é especular, obedecendo às leis: raízes incidente, normal e refletido são coplanares e
; em um cristal birrefringente (espato de calcita) observam-se dois raios refletidos (ordinário e extraordinário), mas ambos respeitam igualmente a lei da reflexão.