A refração e a lei de Snell
A luz muda de velocidade e entorta
Quando a luz passa de um meio para outro (ar → água, água → vidro), ela muda de velocidade — e, ao fazer isso, muda de direção. Esse desvio é a refração.
Cada meio tem um índice de refração (n), que mede o quanto a luz desacelera nele: n = c ÷ v. No ar n ≈ 1, na água ≈ 1,33, no vidro ≈ 1,5, no diamante ≈ 2,42. A relação entre os ângulos é a lei de Snell:
Os ângulos são medidos a partir da normal (a perpendicular à superfície), nunca da superfície em si.
Para que lado a luz entorta?
Simulador: refração e reflexão total
Aumente o ângulo até a luz parar de sair
Meio de origem (a luz vai dele para o ar)
Ângulo refratado
41,7°
Ângulo crítico
48,8°
Saindo de um meio mais denso para o ar, o raio se afasta da normal. Passando do ângulo crítico (48,8°), não há mais refração: toda a luz volta — é a reflexão total, o princípio da fibra óptica.
O que observar
A luz sai do meio denso (embaixo) para o ar. O raio refratado se afasta da normal e some quando o ângulo cresce.
Passando do ângulo crítico, não há mais refração: aparece REFLEXÃO TOTAL — toda a luz volta para dentro.
Troque para o diamante: o ângulo crítico fica pequeníssimo (~24°), então a luz é aprisionada com facilidade — é o que causa o brilho.
Reflexão total e ângulo crítico
Quando a luz não consegue mais sair
Saindo de um meio mais denso para um menos denso, o ângulo refratado é sempre maior que o de incidência. Existe um ângulo de incidência em que o refratado chega a 90° — o raio sairia rente à superfície. Esse é o ângulo crítico (θc):
Além desse ângulo, não há refração: a luz é 100% refletida de volta — a reflexão total. Só acontece indo do mais denso para o menos denso e com ângulo maior que o crítico.
Onde ela aparece
Dispersão: a luz branca se abre em cores
Cada cor entorta um pouco diferente
Prisma
O índice de refração depende da cor: o violeta entorta mais que o vermelho. A luz branca se separa num leque de cores.
Arco-íris
Cada gota de chuva é um prisminha: refrata, reflete dentro e refrata de novo, espalhando as cores no céu.
Reflexos coloridos
A separação da luz por cor aparece também em bolhas de sabão e na superfície de um CD.
Exemplos resolvidos
Lei de Snell e reflexão total passo a passo
Lei de Snell — achar o ângulo
A luz vai do ar (n=1) para a água (n=1,33) com θ₁ = 30°. Qual o ângulo refratado?
n₁·sen θ₁ = n₂·sen θ₂
1·sen30° = 1,33·sen θ₂ → sen θ₂ = 0,5/1,33 = 0,376
Ângulo crítico da água
Qual o ângulo crítico da água (n=1,33) para o ar (n=1)?
sen θc = n_menor/n_maior = 1/1,33
sen θc = 0,752
Ângulo crítico do vidro
E o ângulo crítico do vidro (n=1,5) para o ar?
sen θc = 1/1,5 = 0,667
Há reflexão total?
Luz na água (n=1,33) atinge a superfície com o ar a 60°. O que acontece?
θc da água ≈ 48,8°, e 60° > 48,8°
Erros que todo mundo comete
Cuidados na refração
⚠️ Reflexão total em qualquer sentido
Só ocorre indo do mais denso para o menos denso. Do ar para a água, nunca há reflexão total.
⚠️ Medir o ângulo da superfície
θ é medido a partir da normal (perpendicular), não da superfície. Trocar isso inverte toda a conta.
⚠️ Refração muda a frequência
A cor (frequência) não muda na refração — o que muda é a velocidade e o comprimento de onda.
Óptica
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