Física
28ª aula
Refração da luz. Índice de refração absoluto. Lei de Snell-Descartes.
Borges e Nicolau
Refração da luz
A refração da luz consiste na passagem da luz de um meio para outro acompanhada de variação em sua velocidade de propagação. A refração pode ocorrer com ou sem desvio. Veja a figura:
Índice de refração absoluto de um meio para uma dada luz monocromática
Seja c a velocidade de propagação da luz no vácuo e v a velocidade de propagação de uma dada luz monocromática num determinado meio. A comparação entre c e v define a grandeza n, índice de refração:
Observações:
a) n é uma grandeza adimensional
b) Para os meios materiais, sendo c > v, resulta n > 1
c) Para o vácuo n = 1
d) Para o ar n ? 1
e) Para um determinado meio material, temos para as diversas luzes monocromáticas:
Lei de Snell-Descartes
Observe a figura:
A lei de Snell-Descartes afirma que: é constante, na refração, o produto do índice de refração do meio pelo seno do ângulo que o raio forma com a normal à superfície de separação, neste meio.
Isto é:
Se n2 for maior do que n1, dizemos que o meio 2 é mais refringente do que o meio 1, resulta da lei de Snell-Descartes que sen r < sen i e, portanto, r < i.
Isto significa que: no meio mais refringente o raio de luz fica mais próximo da normal.
Animação:
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Exercícios Básicos
Exercício 1:
O índice de refração absoluta de um meio é igual a 1,5. Qual é a velocidade de propagação da luz nesse meio? A velocidade de propagação da luz no vácuo é igual a 3,0.108 m/s.
Resolução: clique aqui
Exercício 2:
A velocidade de propagação da luz num determinado meio é 2 vezes menor do que a velocidade de propagação da luz no vácuo. Qual é o índice de refração absoluto deste meio?
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Exercício 3:
Um raio de luz propagando-se no ar incide na superfície de um líquido contido num recipiente. O índice de refração absoluto do ar é 1 e do líquido é ?3. Sabendo-se que o ângulo de incidência é 60º, determine o ângulo de refração r.
Dados: sen 30º = 0,5; sen 60º = ?3/2
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Exercício 4:
Um raio de luz propagando-se no ar incide na superfície de um bloco de vidro. O ângulo de incidência é de 45º e ao passar para o vidro o raio de luz sofre um desvio de 15º. Sendo o índice de refração do ar igual a 1,0, qual é o índice de refração do vidro?
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Exercício 5:
Observe nas figuras abaixo um raio de luz sofrendo refração. Indique em cada situação qual meio tem índice de refração maior.
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Exercícios de Revisão
Revisão/Ex 1:
(Inatel-MG)
O módulo da velocidade da propagação da luz num determinado meio é 4/5 do módulo da velocidade de propagação da luz no vácuo. Então, o índice de refração absoluto do meio vale:
a) 0,80 b) 1,25 c) 1,80 d) 2,05 e) 2,25
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Revisão/Ex 2:
(Mackenzie-SP)
Um feixe luminoso monocromático atravessa um determinado meio homogêneo, transparente e isótropo, com velocidade de 2,4.108 m/s. Considerando a velocidade da luz na vácuo c = 3,0.108 m/s, o índice de refração absoluto deste meio é:
a) 1,25 m/s.
b) 1,25.
c) 0,8 m/s.
d) 0,8.
e) 7,2.1016 m/s.
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Revisão/Ex 3:
(UFRGS)
A figura representa um raio de luz monocromática que se refrata na superfície plana de separação de dois meios transparentes, cujos índices de refração são n1 e n2. Com base nas medidas expressas na figura, onde C é uma circunferência, pode-se calcular a razão n2/n1 dos índices de refração desses meios. Qual das alternativas apresenta corretamente o valor dessa razão?
a) 2/3.
b) 3/4.
c) 1.
d) 4/3.
e) 3/2.
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Revisão/Ex 4:
(FEI-SP)
Um raio de luz propaga-se no ar e atinge um meio X. Para um ângulo de incidência de 60°, o ângulo de refração correspondente é de 30°.
Dados: sen 30° = 1/2; sen 60° = ?3/2.
O índice de refração absoluto do meio X vale:
a) 3?3
b) 2?3
c) ?3
d) ?2
e) 1
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Revisão/Ex 5:
(UFU-MG)
Um tanque cilíndrico e opaco, com a superfície superior aberta, tem um diâmetro de 3,0 m e está completamente cheio de um líquido de índice de refração igual a 1,5 como mostra figura abaixo. Ao entardecer, a luz do sol forma um ângulo de 30º com a linha do horizonte. A partir desse instante, a luz do sol deixa de iluminar o fundo do tanque.
Considere o índice de refração do ar igual a 1,0.
Com base nessas informações e nos dados apresentados, encontre a altura D do tanque.
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Reflexão Total Borges e Nicolau Observe na figura abaixo a capa do livro PHYSIK. A fonte de luz encontra-se num meio mais refringente. Existem raios que refratam sem desvio, outros que ao refratar afastam-se da normal. Note que a refração é acompanhada...
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Física
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A refração da luz faz os azulejos imersos na água parecerem mais curtos.
Refração da luz. Índice de refração absoluto. Lei de Snell-Descartes.
Borges e Nicolau
Refração da luz
A refração da luz consiste na passagem da luz de um meio para outro acompanhada de variação em sua velocidade de propagação. A refração pode ocorrer com ou sem desvio. Veja a figura:
Refração da luz ao atravessar um prisma e um conjunto de lâminas de faces paralelas
Índice de refração absoluto de um meio para uma dada luz monocromática
Seja c a velocidade de propagação da luz no vácuo e v a velocidade de propagação de uma dada luz monocromática num determinado meio. A comparação entre c e v define a grandeza n, índice de refração:
Observações:
a) n é uma grandeza adimensional
b) Para os meios materiais, sendo c > v, resulta n > 1
c) Para o vácuo n = 1
d) Para o ar n ? 1
e) Para um determinado meio material, temos para as diversas luzes monocromáticas:
Lei de Snell-Descartes
Observe a figura:
A lei de Snell-Descartes afirma que: é constante, na refração, o produto do índice de refração do meio pelo seno do ângulo que o raio forma com a normal à superfície de separação, neste meio.
Isto é:
Se n2 for maior do que n1, dizemos que o meio 2 é mais refringente do que o meio 1, resulta da lei de Snell-Descartes que sen r < sen i e, portanto, r < i.
Isto significa que: no meio mais refringente o raio de luz fica mais próximo da normal.
Animação:
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Exercícios Básicos
Exercício 1:
O índice de refração absoluta de um meio é igual a 1,5. Qual é a velocidade de propagação da luz nesse meio? A velocidade de propagação da luz no vácuo é igual a 3,0.108 m/s.
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Exercício 2:
A velocidade de propagação da luz num determinado meio é 2 vezes menor do que a velocidade de propagação da luz no vácuo. Qual é o índice de refração absoluto deste meio?
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Exercício 3:
Um raio de luz propagando-se no ar incide na superfície de um líquido contido num recipiente. O índice de refração absoluto do ar é 1 e do líquido é ?3. Sabendo-se que o ângulo de incidência é 60º, determine o ângulo de refração r.
Dados: sen 30º = 0,5; sen 60º = ?3/2
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Exercício 4:
Um raio de luz propagando-se no ar incide na superfície de um bloco de vidro. O ângulo de incidência é de 45º e ao passar para o vidro o raio de luz sofre um desvio de 15º. Sendo o índice de refração do ar igual a 1,0, qual é o índice de refração do vidro?
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Exercício 5:
Observe nas figuras abaixo um raio de luz sofrendo refração. Indique em cada situação qual meio tem índice de refração maior.
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Exercícios de Revisão
Revisão/Ex 1:
(Inatel-MG)
O módulo da velocidade da propagação da luz num determinado meio é 4/5 do módulo da velocidade de propagação da luz no vácuo. Então, o índice de refração absoluto do meio vale:
a) 0,80 b) 1,25 c) 1,80 d) 2,05 e) 2,25
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Revisão/Ex 2:
(Mackenzie-SP)
Um feixe luminoso monocromático atravessa um determinado meio homogêneo, transparente e isótropo, com velocidade de 2,4.108 m/s. Considerando a velocidade da luz na vácuo c = 3,0.108 m/s, o índice de refração absoluto deste meio é:
a) 1,25 m/s.
b) 1,25.
c) 0,8 m/s.
d) 0,8.
e) 7,2.1016 m/s.
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Revisão/Ex 3:
(UFRGS)
A figura representa um raio de luz monocromática que se refrata na superfície plana de separação de dois meios transparentes, cujos índices de refração são n1 e n2. Com base nas medidas expressas na figura, onde C é uma circunferência, pode-se calcular a razão n2/n1 dos índices de refração desses meios. Qual das alternativas apresenta corretamente o valor dessa razão?
a) 2/3.
b) 3/4.
c) 1.
d) 4/3.
e) 3/2.
Revisão/Ex 4:
(FEI-SP)
Um raio de luz propaga-se no ar e atinge um meio X. Para um ângulo de incidência de 60°, o ângulo de refração correspondente é de 30°.
Dados: sen 30° = 1/2; sen 60° = ?3/2.
O índice de refração absoluto do meio X vale:
a) 3?3
b) 2?3
c) ?3
d) ?2
e) 1
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Revisão/Ex 5:
(UFU-MG)
Um tanque cilíndrico e opaco, com a superfície superior aberta, tem um diâmetro de 3,0 m e está completamente cheio de um líquido de índice de refração igual a 1,5 como mostra figura abaixo. Ao entardecer, a luz do sol forma um ângulo de 30º com a linha do horizonte. A partir desse instante, a luz do sol deixa de iluminar o fundo do tanque.
Considere o índice de refração do ar igual a 1,0.
Com base nessas informações e nos dados apresentados, encontre a altura D do tanque.
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