Quando colocamos um canudinho em um copo com água, ele parece estar partido na superfície de separação entre o ar e a água. Essa percepção está ligada à refração da luz, fenômeno pelo qual a luz altera sua velocidade de propagação ao passar de um meio para outro. A refração da luz provoca o efeito “quebrado” que vemos no canudo.
No vácuo, a luz se propaga com velocidade de aproximadamente 300 000 000 m/s, valor que indicamos pela letra c. Os cientistas perceberam que apenas no vácuo a luz atinge essa velocidade. Em qualquer outro meio, a velocidade de propagação da
luz, que indicamos pela letra v, é menor que c.
No século XVII Willebrord van Roijen Snell (1580-1626) e René Descartes (1596-1650) obtiveram a relação entre os ângulos de incidência (i) e de refração (r) com os índices de refração n1 e n2 dos meios 1 e 2 (veja na figura 1).
Sendo v1 e v2 as velocidades de propagação da luz nos meios 1 e 2, respectivamente,
podemos escrever:
n1 . sen i = n2 . sen r
Observe que, na refração, o produto do índice de refração absoluto de um meio pelo seno do ângulo que o raio de luz faz com a normal, nesse meio, deve ser igual ao índice de refração absoluto de outro meio pelo seno do ângulo que o raio de luz faz com a normal do outro meio.
Chamamos esta relação de lei de Snell-Descartes.
Sendo assim, vamos calcular os índices de refração de alguns meios com a ajuda do laboratório virtual “Bending Light”do Phet Colorado.
1. Clique em "intro" para iniciar:
1.1. Ligue o lazer e veja o que acontece;
1.2. Quais fenômenos você consegue identificar?
1.3. Como chamamos o raio que entra pelo meio 1?
1.4. Como chamamos o raio que atravessa o meio 2?
1.5. Coloque o transferidor sobre o eixo principal e mova o lazer de forma que o raio incidente faça um ângulo de 30º graus com a normal, e observe qual é o ângulo que o raio refratado faz com a normal, e anote.
1.6. O ângulo de incidência é igual ou diferente do ângulo refratado?
1.7. Mova o lazer de tal forma que o ângulo de incidência seja igual a 45º e sabendo que o índice de refração n1 do ar é igual a 1 , calcule o índice de refração do segundo meio pela lei de Snell. Dica: observe o ângulo do raio refratado no simulador e identifique o valor do seno deste ângulo na tabela disponibilizada.
Tabela:
