Resumo nº5 – Leis da refração e reflexão total
Voltar a: 11.º Ano – Física
Resumo nº5
Leis da refração e reflexão total
💡 Ideia principal
A lei de Snell-Descartes (n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂) relaciona os ângulos de incidência e de refração. Se n₁ > n₂ e θ₁ for maior que o ângulo crítico (sen θc = n₂/n₁), a luz sofre reflexão total.
🎯 No fim deste resumo deves ser capaz de
- enunciar e aplicar as Leis da Refração da Luz (3.11);
- indicar as condições da reflexão total em função de n e de v (3.12);
- calcular ângulos críticos (3.12).
1Leis da refração da luz
Quando a luz passa de um meio para outro (refração), o raio muda de direção. Os ângulos medem-se com a normal.
- 1.ª lei: o raio incidente, o raio refratado e a normal estão no mesmo plano.
- 2.ª lei (lei de Snell-Descartes): o produto do índice de refração pelo seno do ângulo é o mesmo nos dois meios.
Se n₂ > n₁, o raio aproxima-se da normal (θ₂ < θ₁). Se n₂ < n₁, o raio afasta-se da normal (θ₂ > θ₁).
2Reflexão total
Quando a luz passa de um meio de maior índice de refração para um de menor (n₁ > n₂), o raio afasta-se da normal. Aumentando θ₁, chega-se a um ângulo em que θ₂ = 90°: é o ângulo crítico θc. Para θ₁ > θc não há refração: a luz reflete-se totalmente.
Condições para a reflexão total: (1) a luz passa de um meio de maior n (menor v) para um de menor n (maior v); (2) o ângulo de incidência é superior ao ângulo crítico.
⚠️ Atenção
Não existe ângulo crítico se a luz passar para um meio de maior índice de refração (n₁ < n₂): nesse caso há sempre refração.
3Exemplos resolvidos
Exemplo 1 · Do ar para o vidro
Um raio de luz incide do ar (n = 1,00) para um vidro (n = 1,50) com um ângulo de incidência de 50°. Qual é o ângulo de refração?
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Pedido: θ₂.
- Lei de Snell-Descartes.n1 sen θ1 = n2 sen θ2
- Isolar sen θ₂.sen θ2 = 1,00 × sen 50°1,50 = 0,7661,50 = 0,511
- Ângulo.θ2 = arcsen(0,511) = 30,7°
Exemplo 2 · Ângulo crítico vidro–ar
Qual é o ângulo crítico para a luz que passa do vidro (n = 1,50) para o ar (n = 1,00)?
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Pedido: θc.
- Em θ₂ = 90°, sen 90° = 1.n1 sen θc = n2 × 1
- Isolar.sen θc = n2n1 = 1,001,50 = 0,667
- Ângulo.θc = arcsen(0,667) = 41,8°
Exemplo 3 · Há reflexão total?
Um raio de luz incide na separação vidro–ar com ângulo de incidência 45°. Há reflexão total? (nvidro = 1,50)
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Pedido: Reflexão total?
- Comparar com o ângulo crítico.θ1 = 45° > θc = 41,8°
- Conclusão.Como n₁ > n₂ e θ₁ > θc, cumprem-se as condições da reflexão total.
4Resumo para memorizar
5Erros típicos a evitar
❌ Cuidado!
- Medir os ângulos com a superfície em vez de com a normal.
- Trocar n₁ por n₂ no cálculo do ângulo crítico.
- Procurar ângulo crítico quando a luz passa para um meio de maior n.
- Esquecer que, em reflexão total, toda a energia é refletida.
- Calcular arcsen de um valor superior a 1 (indica reflexão total).
6Verifica o que aprendeste
7Atividade para a aula
➡️ A seguir
No Resumo nº6 vais estudar a fibra ótica e a difração.
