Figura 1 |
Na natureza, existem casos em que, dependendo do ângulo de incidência e do meio pelo qual a luz está vindo, não ocorre a refração, mas somente a reflexão. Esse fenômeno é conhecido como reflexão total.
Para entender como isso ocorre, primeiramente estudaremos o conceito de ângulo limite.
Ângulo limite de refração
Para melhor exemplificar, imagine como meios o ar e a água, e a luz vindo pelo ar. Ao incidir na superfície que separa os dois meios o raio irá sofrer um desvio, ficando mais próximo da reta normal. Isso ocorre porque o raio de luz está penetrando em um meio de maior índice de refração.
Figura 2 |
Se aproximarmos o raio incidente da superfície que separa os dois meios, veremos que este raio chegará a essa superfície antes que o raio refratado faça o mesmo. Quando o raio incidente está rasante à superfície de separação, o ângulo de incidência valerá 90º e o ângulo de refração será o maior possível, sendo definido como o ângulo limite de refração.
Figura 3 |
Ângulo limite de incidência
Figura 4 |
Novamente aproximando o raio incidente da superfície separadora dos dois meios, veremos que, nesse caso, quem chegará a ser rasante na superfície separadora vai ser o raio refratado. Desse modo teremos um limite para o ângulo de incidência para que ocorra o fenômeno da refração. Esse ângulo é definido como o ângulo limite de refração.
Figura 5 |
O fenômeno da reflexão total
Figura 6 |
Esse fenômeno é conhecido como reflexão total e, para que ele ocorra, são necessárias duas condições:
O cálculo do ângulo limite
Observe a figura 3. Nela, o ângulo de incidência vale noventa graus e o ângulo de refração é igual ao ângulo limite. Aplicando a Lei de Snell, que foi apresentada no artigo sobre a refração da luz, teremos a fórmula para o cálculo do ângulo limite.
Figura 7 |
Onde o "n menor" é o índice de refração de menor valor e o "n maior" é o índice de refração de maior valor. No nosso caso seriam os índices dos meios A e B respectivamente.
A miragem
Devido à incidência dos raios solares, o asfalto fica muito quente e, conseqüentemente, teremos uma camada de ar quente próxima a superfície da estrada. Acima dessa camada teremos uma outra camada de ar não tão quente, e o resultado disso serão duas camadas de ar com índices de refrações diferentes.
A luz que vem do céu incide na camada quente vindo pela camada mais fria e de maior índice de refração. Dependendo do ângulo de visão do observador, essa luz reflete na superfície separadora das duas camadas. Desse modo, o observador acaba vendo uma imagem refletida do céu na superfície do asfalto, que lhe dará a nítida impressão de que ele está molhado.
Figura 8 |
Fibra óptica
Ao penetrar na fibra, a luz sofre reflexão nas paredes laterais diversas vezes, e com isso ela é transportada a longas distâncias. Por esse motivo, a fibra óptica é um condutor de luz. Essa tecnologia é amplamente utilizada na medicina e nas telecomunicações.
Figura 9 |
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