—

A velocidade da luz não é igual em todos os meios. O seu valor no vácuo é aproximadamente . O índice de refração absoluto () de um meio caracteriza a densidade óptica deste meio. É definido como sendo a relação entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz nesse meio (v).

O índice de refração relativo () é a relação entre o índice de refração do meio 2 e o índice de refração do meio 1.

Na prática, utiliza-se o índice de refração relativo de um dado meio em relação ao índice de refração da água. Quando o feixe de luz incide sobre a superfície de separação entre dois meios de índices de refração diferentes e (por exemplo água e ar, ar e vidro, etc.), transparentes, parte dela reflete-se (volta para o meio de onde incidiu) e outra parte refrata-se (penetra no outro meio) conforme a figura 2.

Figura 21: Reflexão e Refracção da Luz.

Como sabemos, a velocidade de propagação de uma onda é função do meio; portanto, na reflexão, podemos afirmar: A onda refletida terá a mesma velocidade da onda incidente, pois ambas se propagam no mesmo meio.

Quando uma onda sofre refração, sua frequência e sua fase não variam. O que caracteriza a refração é uma mudança na velocidade de propagação, podendo haver ou não mudança na direção de propagação. Chamamos de ângulo de incidência () ao ângulo formado entre o raio (ou feixe) luminoso incidente e a normal à superfície; e ângulo de refração () ao ângulo formado entre o raio refratado e a normal à superfície.

Segundo a lei de Snell:

Se , então , quer dizer, o raio refratado do meio de densidade óptica menor para o meio mais denso, aproxima-se à normal, e vice-versa. Na figura 2 o meio 1 é menos denso do que o meio 2. pelo princípio de reversibilidade dos raios luminosos, podemos analisar na mesma figura a passagem do meio 1 para o meio 2 (sentido indicado pelas setas, que corresponde a passagem do meio menos denso para o meio mais denso), ou a passagem do meio 2 para o meio 1 (sentido oposto ao indicado pelas setas, que corresponde a refração do meio mais denso para o meio menos denso).

Figura 22: Refracção da Luz do meio 1 para o meio 2 e vice-versa .

Se consideramos a passagem da luz do meio 2 para o meio 1, então os raios , , e são incidentes e os raios , , , são os raios refratados. Neste caso, teremos vários raios refratados desde até , e observadores em posições cujo ângulo de visão corresponde aos ângulos de refração de até não observarão os raios (terão uma imagem escura), porque nestes ângulos não se refratará nenhum raio. Chama-se ângulo limite ou ângulo crítico () ao ângulo de incidência para o qual o ângulo de refração é igual a 90º, ou seja, ao angulo de incidência a partir do qual já não haverá refracção.

Quando os raios incidentes saem do meio menos denso (meio 1) para o meios mais denso (meio 2), os raios incidentes com ângulos menores que o ângulo limite, refratarão no segundo meio e serão parcialmente refletidos no primeiro meio, enquanto os raios que incidem com um ângulo superior ao ângulo limite, serão refletidos totalmente no primeiro meio sem se refratarem para o segundo. Por isso o ângulo limite também é chamado de ângulo de reflexão total interna.

Os instrumentos ópticos que se utilizam para determinar o índice de refração através da medição do ângulo limite chamam-se Refratómetros.

Figura 23: Índice de refração absoluto de algumas substâncias.

— 2.4.5. Algumas considerações sobre o índice de refração —

Dado que a velocidade da luz no vazio é maior que a velocidade da luz em qualquer outro meio óptico (), o índice de refracção absoluto é sempre superior a unidade, .

O índice de refracção absoluto do ar é aproximadamente igual a 1, pois . O índice de refracção absoluto de uma substância pode designar-se por refrangência; o seu valor depende da cor da luz, ou seja, da frequência da onda luminosa. Este aumenta do vermelho ao violeta que explica o fenómeno da dispersão da luz branca pelo prisma ou pelas gotas de água das nuvens originando o arco – íris.

Figura 24: Índice de refracção do vidro crown para diversas cores (diversas frequências)

— Referências Bibliográficas —

[1] Lilia Coronato Courrol & André de Oliveira Preto. APOSTILA TEÓRICA: ÓPTICA TÉCNICA I, FATEC-SP , [s.d.].
[2] Jaime Frejlich. ÓPTICA: TRANSFORMAÇÃO DE FOURIER E PROCESSAMENTO DE IMAGENS, Universidade Federal de Campinas – SP, [2010].
[3] Sérgio C. Zilio. ÓPTICA MODERNA: FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES, 2010].
[4] Renan Schetino de Souza. ÓPTICA GEOMÉTRICA, [2012].
[5] Hugh D. Young & Roger Freedman. FÍSICA IV: ÓPTICA E FÍSICA MODERNA, [2009].
[6]Hugh D. Young & Roger Freedman. FÍSICA III: ELECTROMAGNETISMO, [2009].
[7] Julião de Sousa Leal. TRABALHO DE FIM DE CURSO: MANUAL DE ÓPTICA, FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO [s.d.].