Explique os fenômenos:
B) Refração da luz
B) Refração da luz
Passo 1
O enunciado pede para explicar o fenômeno da refração da luz, que é parte da óptica geométrica e ondulatória. Para isso vamos precisar entender como a velocidade de propagação da luz muda ao passar de um meio para outro, definir o índice de refração de cada meio, usar a lei de Snell e mencionar o princípio de Huygens para justificar o desvio do raio.
Passo 2
Definimos refração como a mudança de direção que um raio de luz sofre ao atravessar a interface entre dois meios transparentes com velocidades de propagação diferentes. Quando a luz incide numa superfície de separação, parte dela pode ser refletida e parte transmitida; o trecho transmitido tem sua velocidade alterada, o que faz o raio “fletir” ou desviar da trajetória original.
Passo 3
Introduzimos o índice de refração de um meio como
onde
é a velocidade da luz no vácuo e
é a velocidade no meio. Ao passar de um meio 1 (índice
, velocidade
) para um meio 2 (índice
, velocidade
), os ângulos de incidência
e refração
satisfazem a lei de Snell:
Equivalente é escrever
Passo 4
Para entender por que surge essa lei, usamos o princípio de Huygens: cada ponto de um frente de onda age como gerador de novas ondas secundárias. Ao entrar no segundo meio, essas ondas secundárias se propagam mais lentamente (ou mais rápido), deformando a frente e forçando o raio a mudar de direção exatamente segundo a relação de Snell.
Passo 5
Na prática, vemos refração quando colocamos uma caneta num copo com água e ela parece “quebrada” na superfície. Em lentes, a refração faz convergir ou divergir raios, formando imagens em óculos ou câmeras. No deserto, variações de temperatura produzem gradientes de índice e geram miragens, outro efeito de refração.
Resposta
Refração da luz é o desvio do raio quando ele atravessa a interface entre dois meios com índices de refração diferentes. Fisicamente, ocorre porque a velocidade de propagação muda e as frentes de onda se deformam (princípio de Huygens). Quantitativamente, isso é descrito pela lei de Snell:
Esse fenômeno explica objetos visuais aparentes deslocados na água, o funcionamento de lentes e efeitos atmosféricos como miragens.