A refração é o fenômeno que ocorre quando a luz passa de um meio para outro de índice de refração diferente, alterando sua velocidade e direção. Esse fenômeno pode ser observado quando a luz atravessa a interface entre dois meios (como do ar para a água).

#inserir imagem aqui# (Sugestão: diagrama mostrando a refração da luz ao passar de um meio para outro, com raios incidentes e refratados)

Lei da Refração (Lei de Snell)

A Lei de Snell descreve a relação entre os ângulos de incidência e refração e os índices de refração dos dois meios. A fórmula da lei é:

\[
n_1 \cdot \sin(\theta_1) = n_2 \cdot \sin(\theta_2)
\]

• \(n_1\): índice de refração do primeiro meio (meio incidente)
• \(n_2\): índice de refração do segundo meio (meio refratado)
• \(\theta_1\): ângulo de incidência (medido entre o raio incidente e a normal à superfície de separação dos meios)
• \(\theta_2\): ângulo de refração (medido entre o raio refratado e a normal)

Índice de Refração

O índice de refração \( n \) de um meio é a razão entre a velocidade da luz no vácuo \( c \) e a velocidade da luz no meio \( v \):

\[
n = \frac{c}{v}
\]

Quando a luz passa de um meio com índice de refração menor para um meio com índice maior, ela se aproxima da normal. Caso contrário, ela se afasta da normal.

#inserir imagem aqui# (Sugestão: diagrama mostrando o raio de luz que se aproxima ou se afasta da normal ao passar entre meios com diferentes índices de refração)

Exemplo de Refração: Ar e Água

O índice de refração do ar é aproximadamente 1, e o da água é 1,33. Se um raio de luz incide sobre a água com um ângulo de 30° em relação à normal, podemos calcular o ângulo de refração utilizando a Lei de Snell:

\[
n_1 \cdot \sin(\theta_1) = n_2 \cdot \sin(\theta_2)
\]

Substituindo os valores:

\[
1 \cdot \sin(30°) = 1,33 \cdot \sin(\theta_2)
\]

Sabemos que \(\sin(30°) = 0,5\), então:

\[
0,5 = 1,33 \cdot \sin(\theta_2)
\]

\[
\sin(\theta_2) = \frac{0,5}{1,33} \approx 0,375
\]

\[
\theta_2 = \sin^{-1}(0,375) \approx 22,02°
\]

Resposta: O ângulo de refração na água será de aproximadamente 22,02°.

Fenômenos Relacionados à Refração

Além da refração simples, existem outros fenômenos que ocorrem devido à refração:

• Dispersão da luz: A refração em meios como prismas pode separar a luz branca em suas cores componentes, criando um arco-íris.
• Reflexão Total Interna: Quando a luz vai de um meio mais denso para um menos denso (como da água para o ar), pode ocorrer reflexão total interna se o ângulo de incidência for maior que um certo valor crítico.

#inserir imagem aqui# (Sugestão: diagrama ilustrando a reflexão total interna)

Reflexão Total Interna

A reflexão total interna ocorre quando a luz tenta passar de um meio mais denso para um menos denso (exemplo: da água para o ar), e o ângulo de incidência ultrapassa um valor crítico. Esse valor crítico \( \theta_c \) pode ser calculado pela seguinte fórmula:

\[
\sin(\theta_c) = \frac{n_2}{n_1}
\]

Onde:

• \( \theta_c \): ângulo crítico
• \( n_1 \): índice de refração do meio mais denso
• \( n_2 \): índice de refração do meio menos denso

Exemplo: para a água (índice de refração 1,33) e o ar (índice de refração 1), o ângulo crítico será:

\[
\sin(\theta_c) = \frac{1}{1,33} \approx 0,75
\]

\[
\theta_c \approx \sin^{-1}(0,75) \approx 48,6°
\]

Resposta: O ângulo crítico para a água e o ar é aproximadamente 48,6°.

Resumo – Refração da Luz