Qual o nome do fenômeno que ocorre quando as ondas mudam de meio de propagação?

Quando se propagam num meio físico, as ondas podem sofrer desvios de diversos modos. Isso ocorre em função de refrações, de reflexões e ainda devido a um fenômeno específico, conhecido como difração, que será examinado aqui.

O que é difração? Para começar, imagine que você está perto da entrada de uma sala onde duas pessoas se encontram conversando. Mesmo sem vê-las, é possível escutar a conversa delas. Como isso acontece?

A entrada da sala pode ser considerada uma fenda por onde as ondas ou vibrações sonoras irão passar.

Contudo, ao atravessar essa porta, as vibrações não irão ficar restritas à área que está diante dela: o som também vai atingir as regiões que lhe são adjacentes. É por isso que uma pessoa encostada na parede, no lado de fora, pode escutar a conversa.

É o que você pode ver na figura a seguir:

Considere o lado esquerdo da imagem como o interior da sala em questão e o lado direito como o exterior dela. A entrada é a fenda por onde as ondas estão passando.

Note que as ondas sonoras não se espalham somente diante da entrada, propagando-se também para os lados da parede. É precisamente isso que se chama de difração: a passagem de uma onda pela borda de uma barreira ou através de uma abertura.

Onda luminosa

Para compreender o fenômeno da difração é necessário considerar dois elementos: o tamanho da fenda e o comprimento da onda. A difração é mais acentuada quanto maior for o comprimento de onda e quanto menor for o tamanho da fenda pela qual ela vai passar.

O comprimento de uma onda sonora varia em média de 1,7 cm (som agudo) até 17m (som grave). Já o comprimento de uma onda luminosa é muito pequeno quando comparado, por exemplo, ao tamanho da entrada da sala.

Por isso, sua difração também é pequena. Nesse caso, haverá regiões de sombra, ou seja, áreas pelas quais a onda luminosa não irá se propagar.

Observe a figura abaixo.

O comprimento da onda luminosa varia de 0,4 X 10- 9m (luz violeta) até 0,7 X 10 - 9 m (luz vermelha). Ou seja, quando se lida com a luz, fala-se em ondas realmente muito pequenas.

Portanto, para se produzir a difração da luz, é necessário que as fendas sejam de tamanho comparável ao do comprimento de uma onda luminosa, isto é, fendas de tamanho microscópico.

A refração da luz é um fenômeno óptico que ocorre quando a luz sofre mudança do meio de propagação, ou seja, do meio de incidência para o meio de refração, onde há variação de velocidade da propagação. Lembre-se que a luz é uma forma de onda que se propaga em determinada velocidade e essa velocidade dependerá do meio no qual ela se propaga.

Dessa maneira, considera-se a velocidade da luz no ar, diferente da água, de modo que quando passa de um meio para o outro, seja um copo de vidro com água, ocorre a refração, ou o desvio do feixe de luz.

Nesse processo, ocorrerá a diminuição da velocidade da luz e do comprimento da onda, entretanto a frequência (constante de proporcionalidade) não será alterada. Por isso, quando colocamos um objeto num copo com água, ou quando observamos uma piscina estando fora dela, temos a ilusão de que o objeto está quebrado, no caso do copo, e a piscina possuir menor profundidade.

Incidência da luz

No fenômeno da refração, ocorre a alteração da velocidade de propagação da luz por meio de um desvio da direção original, ou seja, a luz sofre um desvio angular em relação à reta normal, de modo que passa de um meio transparente para outro transparente diferente.

Assim, se a incidência da luz no meio for normal, ou seja, apresenta o ângulo de incidência igual a zero, a luz não sofrerá desvio e, portanto, seu ângulo refratado será nulo. Por outro lado, quando a incidência da luz provoca um desvio oblíquo, o raio luminoso se aproximará mais da reta normal, levando ao desvio na trajetória luminosa, ou seja, o fenômeno da refração.

Veja também: Tudo sobre a luz.

Dioptro

Na física, dioptro corresponde à interface entre dois meios homogêneos e transparentes, e segundo a superfície dióptrica (forma da superfície de separação entre os meios), os dioptros são classificados em: planos, esféricos, cilíndricos, dentre outros.

Leis da Refração da Luz

O fenômeno da refração é regido por duas leis básicas:

1. Primeira Lei da Refração: regida pelo enunciado “O raio incidente, o raio refratado e a normal, no ponto de incidência, estão contidos num mesmo plano”, ou seja, são coplanares. Em outros termos, o plano de incidência e o plano da luz refratada coincidem.
2. Segunda Lei da Refração: A Lei de Snell-Descartes é aquela em que calcula-se o valor do desvio sofrido pela refração da luz. Postula que “Os senos dos ângulos de incidência e refracção são diretamente proporcionais às velocidades da onda nos respectivos meios”, representado pela expressão: na.senθa = nb.senθb.

Índice de Refração

O índice de refração determina a relação existente entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade no meio. Note que quanto maior a frequência da luz, maior será o índice de refração; são classificados em: absoluto e relativo.

Índice de Refração Absoluto

Representado pela letra n, o índice de refração absoluto corresponde a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio considerado (v), na medida que, quanto maior for o índice de refração de um meio, menor será a velocidade de propagação da luz nesse meio. Observe que o índice de refração absoluto sempre tem um valor maior ou igual a 1 (n ≥ 1), sendo calculado pela seguinte expressão:

Donde:

n: índice de refração (adimensional, não há unidade de medida)

c: velocidade da luz no vácuo (c = 3.108 m/s)

v: velocidade da luz no meio (m/s)

Índice de Refração Relativo

O índice de refração relativo calcula o índice de um meio para o outro, expresso pela seguinte fórmula:

Onde,

n: índice de refração (adimensional, não há unidade de medida)

v: velocidade da luz no meio (m/s)

Exercício Resolvido

Calcule o índice de refração do vidro, se a luz que atravessa a placa possui velocidade 2.108m/s. Considere o valor da velocidade da luz no vácuo: 3.108 m/s

Para calcular o índice de refração de determinado meio, utiliza-se a expressão: n = c/v, assim, basta substituir os valores no qual (c) representa a velocidade da luz no vácuo, e (v) a velocidade no meio:

n = 3.108/2.108

n = 1,5

Logo, o índice de refração do vidro é 1,5.

Para saber mais sobre o fenômeno de reflexão: Reflexão da Luz.

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