Reflexo e refração da luz

A reflexão e a refração da luz são dois fenômenos físicos que um raio de luz pode experimentar. Na reflexão, o raio de luz ricocheteia em uma superfície, enquanto na refração, o raio de luz que passa de um meio para outro muda seu ângulo de propagação.

O que é reflexão da luz?

O reflexo da luz é o fenômeno que ocorre quando temos a sensação de que um raio de luz está ricocheteando em uma superfície.
O que realmente acontece é que o feixe de luz é devolvido ao colidir com um meio diferente daquele que está se movendo, como aconteceria quando uma bola fosse chutada contra uma parede.

No reflexo da luz, você pode distinguir o raio original ou raio incidente e o raio que é retornado o raio refletido. No ponto onde os raios incidentes e refletidos se encontram, uma linha imaginária é desenhada perpendicular à superfície, conhecida como normal.

Entre o raio incidente e o normal, o ângulo de incidência é formado, e entre o raio normal e o raio refletido, o ângulo de reflexão é formado. Assim, a direção na qual a luz é refletida depende da forma da superfície refletora e da direção do feixe incidente..

A luz tem uma frequência de onda e uma velocidade que é a mesma tanto no raio incidente quanto no raio refletido. No entanto, a intensidade da luz refletida é menor do que a luz incidente..

Leis da reflexão da luz

As leis da reflexão da luz explicam a propagação do raio de luz quando ele é retornado. Existem duas leis:

• Primeira lei: o raio incidente, o normal à superfície incidente e o raio refletido estão no mesmo plano.

• Segunda lei: o ângulo de incidência α e o ângulo de reflexão β são iguais. Se o ângulo de incidência é igual a 30 ° C, o ângulo de reflexão é igual a 30 ° C. Se a luz cair perpendicularmente, o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são iguais a 0 ° C, então a luz será refletida invertendo a direção de propagação..

Exemplos de reflexão de luz

A reflexão da luz ocorre na natureza em muitas situações e com várias aplicações.

Forno Solar

Em muitos lugares, a luz do sol é usada para cozinhar, por meio de fornos solares, projetados com superfícies curvas polidas que refletem e concentram os raios em uma pequena área.
O Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica construiu um forno solar em Odeillo para estudar as propriedades dos materiais em ambientes de alta temperatura solar. Este forno é baseado na concentração de raios solares por reflexão, atingindo 1000 quilowatts por metro quadrado..

Imagem em espelho

Um espelho é uma superfície lisa onde os feixes de luz refletem e uma imagem é formada pelo reflexo da luz. Os espelhos mais comuns são os espelhos planos feitos de um pedaço de vidro coberto em um dos lados com nitrato de prata ou alumínio..

Caleidoscópios

O caleidoscópio é um instrumento óptico que consiste em um tubo com espelhos internos e pedaços de vidro colorido. Conforme o caleidoscópio é girado, figuras de vários padrões multicoloridos são formadas, devido ao reflexo da luz dentro do brinquedo.

Reflexão interna total

A reflexão interna total é um reflexo especial que pode ser observado em gemas, como diamantes. Neste caso, a luz entra no diamante com tal inclinação que os raios são refletidos dentro do cristal, refletindo os raios contra as faces internas.

Auréola solar

Às vezes, podemos ver um círculo difuso que cerca o sol. Isso é produzido pelo reflexo da luz solar na superfície das gotículas de água que flutuam na atmosfera..

Qual é a refração da luz?

A refração da luz ocorre quando a luz passa de um meio para outro. É o fenômeno que explica por que um objeto reto parece torto quando o colocamos na água. O raio de luz é desviado ao passar para um meio diferente daquele de onde veio.

A refração da luz ocorre na superfície de separação de meios de diferentes densidades, como ar e água, ou ar e vidro, o que afeta a velocidade de propagação da luz. O desvio da direção de propagação será maior quanto maior for a diferença na velocidade de propagação nos dois meios..

Na refração da luz, o raio incidente e o raio refratado são distinguidos. O ângulo de incidência é formado entre o raio incidente e a linha normal. Enquanto entre o raio refratado e o normal, o ângulo de refração é formado.

Cada meio tem um índice de refração (n) que é a relação entre a velocidade de propagação da luz no vácuo (c) e a velocidade de propagação da luz nesse meio (v):

n = c / v

O índice de refração é inversamente proporcional à velocidade da luz no meio; ou seja, quanto maior o índice de refração, menor a velocidade de propagação e vice-versa. Assim, para vidro, água e plástico é maior que 1; não tem unidades, pois é uma relação entre velocidades.

A refração da luz pode ocorrer simultaneamente com a reflexão. Por exemplo, se a luz incide sobre uma face de um bloco de vidro, ela é refletida e refratada na fronteira vidro-ar..

Leis de refração (lei de Snell-Descartes)

As leis de refração explicam como esse fenômeno ocorre. Foi o físico e matemático Christiaan Huygens quem deduziu essas leis que se resumem em:

• Primeira lei: o raio incidente na superfície de separação de dois meios, o normal à superfície no ponto de incidência e o raio refratado estão no mesmo plano.
• Segunda lei: os índices de refração n₁ e n_dois, o ângulo de incidência α₁ e o ângulo de refração α_dois estão relacionados pela seguinte expressão:

n₁. sin (α_dois ) = n_dois. sin (α_dois)

Quando a luz incide perpendicular (ângulo de incidência igual a 0) não há deflexão da luz, ou seja, o raio incidente segue sua trajetória linear.

Exemplos de refração da luz

A refração da luz explica muitos dos fenômenos que encontramos em nossa vida cotidiana. Vamos ver alguns exemplos.

O canudo descontínuo

Quando um objeto reto, como um lápis ou canudo, é colocado em um copo de água ou outro líquido, ele parece quebrar.

Imagem dupla em tanques de água

A água tem um índice de refração diferente do ar. É por isso que quando vemos objetos ou seres dentro de um aquário, podemos ver mais de uma imagem..

Refratometria

O índice de refração de uma substância é usado para indicar a concentração de alguns compostos. Para isso, é utilizado um instrumento denominado refratômetro, onde algumas gotas da solução são colocadas em uma superfície prismática e o ângulo de refração é medido..

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