O que acontece com a luz quando ela atinge os seguintes objetos vidro?

A reflexão e refração da luz são fenômenos ópticos relacionados com a propagação da luz.

A reflexão e a refração da luz são fenômenos ópticos relacionados com a forma como a luz se propaga. Quando a luz incide sobre uma superfície, ela pode ser refletida e refratada.

Observe a figura:

O raio de luz ao incidir sobre uma superfície tem uma parte refletida e outra refratada

Podemos observar na figura que a luz incide sobre uma superfície de separação entre dois meios com um ângulo de incidência i. Uma parte dela atravessa a superfície e passa de um meio para outro, ou seja, é refratada com um ângulo de refração r, e a outra parte retorna ao meio de origem.

Quando a superfície é polida, como no caso dos espelhos, a luz é totalmente refletida, ou seja, retorna ao meio de origem. A reflexão da luz pode ser classificada de duas formas:

• Reflexão regular: se os raios de luz incidirem sobre uma superfície totalmente polida e forem refletidos todos na mesma direção e paralelos entre si, conforme mostra a figura abaixo:

Os raios de luz incidem sobre uma superfície polida e são refletidos na mesma direção

• Reflexão difusa: ocorre quando os raios de luz incidem sobre uma superfície irregular e são refletidos em várias direções distintas, como mostra a figura:

Os raios de luz incidem sobre uma superfície irregular e refletem em direções distintas

Existem duas Leis para a reflexão da luz:

• O ângulo de incidência é sempre igual ao ângulo de reflexão, αi = αr;

• O raio incidente, o raio refletido e a reta normal à superfície de separação pertencem a um só plano.

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  Veja na figura abaixo como estão:

De acordo com as Leis da reflexão, os raios incidente e refletido possuem o mesmo ângulo com a normal à superfície

A refração da luz consiste na mudança da velocidade da luz ao passar de um meio para o outro. É em virtude desse fenômeno que um objeto colocado dentro de um copo aparenta estar torto ou que uma piscina parece ser mais rasa do que realmente é.

Quando os raios de luz passam de um meio para o outro, ocorre mudança na direção e velocidade de propagação

A intensidade da refração dependerá da variação sofrida pela velocidade ao passar de um meio para outro. Para caracterizar os meios materiais, existe o índice de refração, representado pela letra “n”, sendo calculado da seguinte forma:

n = c
      v

Sendo que:

c – velocidade da luz no vácuo;

v – velocidade da luz no meio material;

n – índice de refração.

A lei básica da refração da luz, que também pode ser denominada lei de Snell, tem o seguinte enunciado:

Quando a luz passa de um meio, cujo índice de refração é n1, para outro meio, que tem índice de refração n2, temos:

n1 . Senθ1 = n2 . Sen θ2

Sendo que θ1 é o ângulo de incidência, e θ2, o ângulo de reflexão.

Aproveite para conferir as nossas videoaulas relacionadas ao assunto:

A experiência é simples. Pegue um copo de vidro transparente, encha até a metade com água e, em seguida, insira na vertical um lápis dentro dele. Ao realizar a experiência, notará que o lápis parecerá quebrado, mas calma, pois se trata de pura ilusão, ou melhor: de física. A resposta para esse tipo fenômeno reside no termo “refração” e é fácil de ser explicado. Entretanto, é preciso entender primeiramente a natureza da luz, que é considerada uma onda eletromagnética, formada por um espectro de cores, cada uma com frequência específica.

Conforme explica Paulo Henrique Souto, professor de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), quando uma onda de luz passa de um meio para outro, no caso do nosso experimento do ar para a água, a sua velocidade muda, causando, como consequência, um desvio na sua direção. “Ao entrar na água, a velocidade de propagação da luz diminui e essa redução é diretamente relacionada ao índice de refração do meio”, conta Paulo.

O professor lembra que para descobrir o valor do índice de refração, basta dividir a velocidade da luz no vácuo, que é de 300 mil quilômetros por segundo, pela sua velocidade em determinado meio. “Quando a luz se propaga no vácuo, não há interação com nenhum tipo de matéria, por isso ela atinge a sua velocidade máxima, sendo o índice de refração no espaço igual a 1. Já no meio gasoso, ou líquido, esse valor aumenta, pois quanto maior o índice de refração, menor a velocidade de propagação da luz”, lembra.

No exemplo do experimento do copo, a impressão de que o lápis está quebrado é facilmente explicada pelas diferenças nos índices de refração dos meios, sendo o do ar de 1,00029 e o da água de 1,33. “Quanto mais denso for um meio, maior é o seu índice de refração, pois há muita interação da luz com os elétrons dos átomos que compõe determinado material. No caso do diamante, por exemplo, pela sua alta densidade, seu índice de refração é de 2,409”, destaca.

Outro tipo muito conhecido de refração é o realizado pelo prisma, objeto de forma triangular, geralmente feito em quartzo, que decompõe a luz em uma gama de cores, abrangendo do violeta ao vermelho. O que talvez muitos não saibam, é que a decomposição da luz, chamada de espectroscopia, é empregada em análises laboratoriais. “Quando a luz entra no prisma, ela sofre um desvio, fazendo com que cada cor saia em uma direção. Esse tipo de aplicação é adotado em laboratórios médicos, através dos espectrofotômetros. Dessa maneira, projeta-se a luz em uma determinada amostra de sangue e, por meio das cores absorvidas pelo material, é possível saber a sua composição química”, explica o professor.

Um exemplo de prisma natural é o próprio arco-íris. “Como a água tem índice de refração de 1,33, quando a luz passa pelas gotículas em suspensão no ar, ela sofre refração, e as suas cores são decompostas, formando o arco colorido que muitos conhecem. Se pegarmos uma mangueira e fizermos um esguicho em um dia ensolarado, por exemplo, teremos o mesmo efeito, percebendo claramente as cores formadas pela decomposição da luz”, destaca Paulo Henrique, lembrando que outro comportamento ondulatório da luz acontece com a reflexão, na qual há interação do feixe luminoso com determinado material. A princípio, toda superfície reflete luz, possibilitando, assim, que objetos possam ser vistos pelos olhos.

Experimento com câmara escura

Outro experimento fácil de realizar em casa é a câmara escura, que consiste de uma caixa retangular de paredes internas totalmente opacas, com um pequeno furo em uma de suas faces menores. Considerada a base da invenção da fotografia no início do século XIX. Ela funciona da seguinte maneira: a luz externa passa pelo buraco e atinge a superfície interna oposta, na qual a imagem é projetada de forma inversa. O professor Armando Tavares, do Instituto de Física da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (Uerj), ensina que é possível produzir dois tipos de câmaras escuras: uma com lente e outra somente com orifício.

“Para fazer uma câmara escura com lente, é preciso de duas caixas de sapatos com tamanhos diferentes, para que uma possa encaixar dentro da outra de forma justa. Pinte as paredes internas de ambas as caixas com uma tinta preta fosca, sendo que na menor será preciso cortar as duas faces mais estreitas, na qual em uma delas será colado um papel vegetal, nosso anteparo em que a imagem será projetada. Na frente da caixa maior, fazemos um orifício e colocamos uma lente, que pode ser de uma lupa facilmente encontrada em papelarias. Encaixe a caixa menor dentro da maior, com o anteparo virado para fora, e aponte a lente da sua câmara escura para um local claro. É possível regular a nitidez da imagem projetada no anteparo deslizando a caixa menor para frente, ou para trás. Lembre-se de a câmara escura deve estar em um local com menos luz para que a imagem projetada no anteparo possa ser vista pelo observador”, explica Armando.

Já para criar uma câmara escura de orifício, basta somente ter uma caixa com as paredes internas opacas, seguindo os passos ilustrados pelo professor, e em uma das faces menores fazer um furo de aproximadamente um milímetro com um alfinete. Na face oposta, recorte toda a sua superfície e cole um papel vegetal para que a imagem projetada possa ser vista.
 

O que acontece com a luz quando ela atinge o vidro?

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