Reflexão total
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⚛️ Física A · 11.º ano📍 Tema 6 · Ondas eletromagnéticas
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O essencial nº4
Reflexão total e fibras óticas
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Mapa de resumo
Quando a luz já não consegue sair: ângulo crítico e a ótica que leva a internet até casa.
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Reflexão total
- A radiação que incide numa superfície de separação não sofre refração e é totalmente refletida.
- Só acontece quando a luz vai de um meio de maior n (menor v) para um de menor n (maior v).
- E quando o ângulo de incidência é maior que o ângulo crítico.
📏
Ângulo crítico (limite)
- Ângulo de incidência a partir do qual toda a luz é refletida.
- Para θ₁ = θc, o raio refratado sai tangente à superfície (θ₂ = 90°).
sen θc = n2 / n1com n₁ > n₂
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Três situações
- (I) θ₁ < θc: há reflexão e refração.
- (II) θ₁ = θc: refratado a 90° (rasante).
- (III) θ₁ > θc: não há refração; reflexão total.
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Fibras óticas
- Tubo cilíndrico fino (como um cabelo) de material transparente: plástico ou vidro.
- A luz propaga-se com múltiplas reflexões totais nas paredes.
- Núcleo de índice maior que o da casca; o núcleo tem de ser muito transparente para reduzir a atenuação.
1Vê as três situações (água → ar)
(I) θ₁ < θc: reflexão e refração
(II) θ₁ = θc ≈ 48,8°: refratado rasante
(III) θ₁ > θc: reflexão total
Fibra ótica: o núcleo tem maior n do que a casca
2Vira o cartão e testa-te
Condição para haver reflexão total?
Luz de meio de maior n para menor n, com θ₁ > θc.
Fórmula do ângulo crítico?
sen θc = n₂ / n₁ (n₁ > n₂).
Que ângulo faz o refratado em θ₁ = θc?
90° com a normal: rasante.
De que é feita uma fibra ótica?
De núcleo (maior n) e casca (menor n).
Porque o núcleo é muito transparente?
Para reduzir a atenuação do sinal.
Pode ocorrer reflexão total de ar para vidro?
Não: a luz teria de ir de maior n para menor n.
3Mini-quiz
Qual é o ângulo crítico na passagem água (n = 1,33) → ar (n = 1,00)?
sen θc = 1,00 / 1,33 = 0,752 → θc ≈ 48,8°.
Luz propaga-se no vidro (n = 1,50) e incide no ar com 50°. Ocorre…
θc = arcsen(1/1,50) ≈ 41,8°. Como 50° > 41,8°: reflexão total.
Numa fibra ótica, a reflexão total é possível porque…
A luz vai do núcleo (maior n) para a casca (menor n) com ângulo maior que θc.
Responde às perguntas para ver o resultado.
📜 Esquemas e exercícios originais
Estes resumos foram feitos durante a pandemia, nas aulas online, enquanto os alunos acompanhavam em direto o que eu ia escrevendo.
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