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:
  1. Entender a lei de Snell ( ).
  2. Saber o que é ângulo crítico e quando ocorre reflexão interna total.
  3. 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).

Passo 3

Refração (ou transmissão) obedece à lei de Snell:
nrm vidro,sinthetai ;=; nrm ar,sinthetat
Daí a gente calcula o ângulo no ar:
sinthetat ;=;nrm vidronrm ar;sinthetai;=;1,5;sinthetai
Só que . Se a conta der maior que 1, não tem real → sem refração.

Passo 4

Define-se o ângulo crítico thetac = arcsin!l(tfracnrm arnrm vidror) approx arcsinl(1/1,5r)approx 41,8^circ em que :
– Para : há refração e também reflexão parcial.
– Para : não há refração, só reflexão interna total.

Resposta

  1. Reflexão: sempre existe, seja parcial (quando ) ou total (quando ).
  2. 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.

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