Quando um feixe de luz, propagando-se no vidro, atinge a fronteira do vidro com o ar, podemos assegurar que há refração? E reflexão?
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que um feixe de luz sai do vidro (índice de refração
) e chega na superfície que separa vidro de ar (
). A matéria é óptica geométrica, mais especificamente reflexão e refração na interface entre dois meios. Para responder se sempre há refração e/ou reflexão, a gente vai precisar:
- Entender a lei de Snell (
). - Saber o que é ângulo crítico e quando ocorre reflexão interna total.
- Perceber que, mesmo sem refração, sempre rola reflexão (parcial ou total).
Passo 2
Reflexão parcial sempre rola: toda vez que um raio bate numa superfície entre dois meios, parte da luz “volta” pro meio de onde veio. É consequência das condições de contorno das ondas eletromagnéticas (Fresnel), mas basta decorar:
– Se , sempre aparece um raio refletido.
Então, independente do ângulo de incidência , há sempre reflexão (parcial ou total).
– Se
Então, independente do ângulo de incidência
Passo 3
Refração (ou transmissão) obedece à lei de Snell:
Daí a gente calcula o ângulo no ar:
Só que
. Se a conta der maior que 1, não tem
real → sem refração.
Passo 4
Define-se o ângulo crítico
em que
:
– Para
:
→ há refração e também reflexão parcial.
– Para :
→ não há refração, só reflexão interna total.
– Para
Resposta
- Reflexão: sempre existe, seja parcial (quando
) ou total (quando ). - Refração: só existe se o ângulo de incidência for menor que o ângulo crítico
; acima disso, ocorre reflexão interna total e não sai luz para o ar.