Quais as leis da refração da luz? Explique e dê exemplo de cada.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para explicar as leis da refração da luz e dar exemplos de cada uma. Refração da luz é quando a luz muda de direção ao passar de um meio para outro com densidade diferente, tipo do ar para a água. Para resolver isso, a gente vai precisar entender os conceitos básicos de refração e as leis que regem esse fenômeno, como a Lei de Snell.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a primeira lei da refração, também conhecida como a Lei de Snell. Ela diz que a luz que passa de um meio para outro faz um ângulo que depende da velocidade da luz em cada meio. A fórmula é:
n1 cdot sin(theta1) = n2 cdot sin(theta2)
Onde:
  • $ n_1 $ e $ n_2 $ são os índices de refração dos meios 1 e 2.
  • $ \theta_1 $ é o ângulo de incidência.
  • $ \theta_2 $ é o ângulo de refração.
Essa lei ajuda a calcular como a luz vai se comportar ao mudar de meio.

Passo 3

Agora, vamos ao exemplo dessa lei. Imagine que a luz está passando do ar para a água. O índice de refração do ar é aproximadamente 1, e da água é cerca de 1,33. Se a luz incidir com um ângulo de 30° no ar, podemos usar a Lei de Snell para encontrar o ângulo de refração na água:
1 cdot sin(30°) = 1,33 cdot sin(theta2)
Resolvendo:
sin(theta2) = sin(30°)1,33 approx 0,51,33 approx 0,376
Então,
theta2 approx sin^-1(0,376) approx 22°
Isso mostra que a luz se desvía em direção à normal ao entrar na água.

Passo 4

Além da Lei de Snell, temos a segunda lei da refração, que afirma que a luz refratada está no mesmo plano que a luz incidente e a normal à superfície. Isso significa que todos esses três elementos (raio incidente, raio refratado e normal) estão sempre no mesmo plano, facilitando a análise geométrica da refração.

Passo 5

Vamos a um exemplo dessa segunda lei. Imagine uma janela de vidro. Quando a luz do sol entra na janela, ela refrata e se desvia. Se desenharmos a normal na superfície da janela, veremos que o raio de luz refratado está no mesmo plano do raio que veio do sol e da normal. Isso ajuda a prever a direção que a luz vai tomar ao passar pelo vidro.

Resposta

Então, resumindo, as leis da refração da luz são:
  1. Lei de Snell: Relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de refração dos meios, dada por $ n_1 \cdot \sin(\theta_1) = n_2 \cdot \sin(\theta_2) $.
    • Exemplo: Luz passando do ar para a água com ângulo de incidência de 30° refrata em aproximadamente 22°.
  2. Plano de refracção: O raio incidente, o raio refratado e a normal à superfície estão sempre no mesmo plano.
    • Exemplo: A luz entrando em uma janela de vidro segue um plano definido pela direção original da luz, sua refração e a normal à superfície da janela.

Exercícios relacionados