Resumo nº4 – Refração e índice de refração

⚛️ Física A · 11.º ano📍 Tema 6 · Ondas eletromagnéticas
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Resumo nº4

Refração e índice de refração

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💡 Ideia principal

O índice de refração n = c/v mede quanto a luz é mais lenta num meio. Na refração a frequência não muda, enquanto v e λ diminuem num meio de maior n: n₁λ₁ = n₂λ₂.

🎯 No fim deste resumo deves ser capaz de

  • determinar índices de refração e interpretar o seu significado (3.8);
  • comparar a onda incidente e a refratada: f, v, λ e intensidade (3.9);
  • relacionar índices de refração, velocidades e comprimentos de onda (3.10).

1Índice de refração

Ao passar de um meio para outro, a velocidade de propagação da luz muda. O índice de refração n de um meio compara a velocidade da luz no vácuo com a velocidade no meio:

Índice de refraçãon = cvc = 3,00×10⁸ m/s
Valor mínimon ≥ 1vácuo e ar: n ≈ 1
  • Quanto maior é n, menor é a velocidade da luz no meio.
  • n não tem unidades.
  • Exemplos: ar ≈ 1,00; água ≈ 1,33; vidro ≈ 1,50; diamante ≈ 2,42.

2Refração de uma onda

A refração é a mudança de velocidade (e, em geral, de direção) de uma onda ao passar de um meio para outro. Comparando a onda refratada com a incidente:

  • frequência: não muda (é imposta pela fonte);
  • velocidade e comprimento de onda: mudam (diminuem num meio de maior n);
  • intensidade: menor, porque parte da energia é refletida ou absorvida.

3Relações entre n, v e λ

Como f é constante e v = λ·f, a velocidade e o comprimento de onda variam na mesma proporção:

Entre dois meiosn1n2 = v2v1 = λ2λ1ou n1λ1 = n2λ2

Quando a luz entra num meio com maior n, v e λ diminuem e a luz «dobra» para a normal.

4Exemplos resolvidos

Exemplo 1 · Velocidade no vidro

O índice de refração de um vidro é 1,50. Qual é a velocidade da luz no vidro?

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Dados: n = 1,50 · c = 3,00×10⁸ m/s

Pedido: v.

  1. Definição de n.n = cv ⇒ v = cn
  2. Substituir.v = 3,00×10⁸1,50 = 2,00×10⁸ m/s
✅ v = 2,00×10⁸ m/s.

Exemplo 2 · Comprimento de onda na água

Uma luz de 600 nm no ar entra na água (n = 1,33). Qual é o seu comprimento de onda na água?

Ver resolução
Dados: λar = 600 nm · nar = 1,00 · nágua = 1,33

Pedido: λágua.

  1. Relação entre n e λ.nar·λar = nágua·λágua
  2. Resolver.λágua = 1,00 × 6001,33 = 451 nm
✅ λágua = 451 nm (a frequência não muda).

Exemplo 3 · Frequência e velocidade no diamante

Uma luz de 5,0×10¹⁴ Hz propaga-se no ar e passa para o diamante (n = 2,42). Calcula a frequência e a velocidade no diamante.

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Dados: f = 5,0×10¹⁴ Hz · n = 2,42

Pedido: f e v no diamante.

  1. A frequência não muda na refração.f = 5,0×10¹⁴ Hz
  2. Velocidade.v = cn = 3,00×10⁸2,42 = 1,24×10⁸ m/s
✅ f = 5,0×10¹⁴ Hz e v = 1,24×10⁸ m/s.

5Resumo para memorizar

Índicen = c / vn ≥ 1
Frequêncianão mudaimposta pela fonte
Meio de maior nv e λ menoresluz mais lenta
Relaçãon₁λ₁ = n₂λ₂n₁ / n₂ = v₂ / v₁
Intensidademenorparte refletida
Arn ≈ 1vácuo: n = 1

6Erros típicos a evitar

❌ Cuidado!

  • Dizer que a frequência muda na refração.
  • Escrever n = v/c (invertido).
  • Esquecer que n ≥ 1.
  • Trocar n₁/n₂ por v₁/v₂ (a relação é inversa).
  • Dizer que a luz é mais rápida num meio de maior índice de refração.

7Verifica o que aprendeste

8Atividade para a aula

➡️ A seguir

No Resumo nº5 vais aplicar as leis da refração e estudar a reflexão total.

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