Reflexão total da luz
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- Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Referência Paiva, R., (2013) Reflexão total da luz, Rev. Ciência Elem., V1(1):055
DOI http://doi.org/10.24927/rce2013.055
Palavras-chave luz; monocromática; refração;
Resumo
Quando luz monocromática se propaga de um meio com menor índice de refração para um de maior índice de refração, não existe nenhuma restrição à ocorrência da refração (Figura 1).
Para incidência normal, o raio refratado é perpendicular à interface dos dois meios (Figura 1a). Em incidência oblíqua (i > 0°), o raio luminoso aproxima-se da normal, tendo-se R < i (Figura 1b). Para valores crescentes do ângulo de incidência, verifica-se que, à medida que este se aproxima de 90° (incidência razante), o ângulo refratado (R ) tende para um valor máximo L, denominado ângulo limite (Figura 1c).
Aplicando a Lei de Snell-Descartes ao caso da refração limite entre dois meios de índices de refração na e nb > na, obtem-se sucessivamente:
\(n_a\sin(i)=n_b\sin(R)\)
\(n_a\sin(90°)=n_b\sin(L)\)
\(\sin(L)=\frac{n_a}{n_b}\)
Sendo na < nb, podemos escrever:
\(\sin(L)=\frac{n_{menor} }{n_{maior} }\)
\(L=\arcsin\left(\begin{array}{c}\frac{n_{menor}}{n_{maior}} \end{array}\right) \)
Quando luz monocromática se propaga de um meio com maior índice de refração para outro de menor índice de refração, nem todo raio luminoso sofre refração. Esta situação corresponde à propagação da luz do meio B para o meio A (na < nb). Em incidência normal (Figura 2a), continua a não haver desvio do raio refratado em relação ao incidente. Para incidência oblíqua (Figura 2b), contudo, o raio luminoso afasta-se da normal (R > i). Aumentando gradualmente o ângulo de incidência, o raio refratado aproxima-se da direção razante. Neste caso, a refração limite ocorre para um ângulo de incidência i = L (Figura 2c), para o qual o ângulo de refração atinge o valor máximo de 90°.
No entanto, para este sentido de propagação, ou seja, do meio com maior índice de refração para o de menor, o ângulo de incidência pode ser maior que o ângulo limite. Quando isto ocorre, não há refração e a luz sofre o fenómeno de reflexão total (Figura 2d).
Assim, para haver reflexão total, são necessárias duas condições:
- Sentido de propagação da luz: do meio com maior índice de refração para o de menor.
- Ângulo de incidência maior que o ângulo limite:i > L.
Referências
- 1 Francisco R. Júnior, Nicolau G. Ferraro, Paulo T. Soares, Os Fundamentos da Física 2, 8ª ed., Editora Moderna, São Paulo, 2003.
- 2 Paul A. Tipler, Gene Mosca, Física para Cientistas e Engenheiros, 6ª ed., Vol. 2, Editora LTC, 2009.
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