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O que é luz? Espectro da luz visível - Física (ANDRÉ PAKITO) (Pode 2024)
Reflexão e refração
Os raios de luz mudam de direção quando refletem de uma superfície, movem-se de um meio transparente para outro ou viajam através de um meio cuja composição está mudando continuamente. A lei da reflexão afirma que, no reflexo de uma superfície lisa, o ângulo do raio refletido é igual ao ângulo do raio incidente. (Por convenção, todos os ângulos da óptica geométrica são medidos em relação ao normal à superfície - ou seja, a uma linha perpendicular à superfície.) O raio refletido está sempre no plano definido pelo raio incidente e o normal ao raio incidente. superfície. A lei da reflexão pode ser usada para entender as imagens produzidas por espelhos planos e curvos. Ao contrário dos espelhos, a maioria das superfícies naturais é irregular na escala do comprimento de onda da luz e, como conseqüência, os raios de luz incidentes paralelos são refletidos em muitas direções diferentes ou difusamente. A reflexão difusa é responsável pela capacidade de ver a maioria das superfícies iluminadas de qualquer posição - os raios atingem os olhos após refletir todas as partes da superfície.
Quando a luz que viaja em um meio transparente encontra um limite com um segundo meio transparente (por exemplo, ar e vidro), uma porção da luz é refletida e uma porção é transmitida para o segundo meio. À medida que a luz transmitida se move para o segundo meio, ela muda sua direção de viagem; isto é, é refratado. A lei da refração, também conhecida como lei de Snell, descreve a relação entre o ângulo de incidência (θ 1) e o ângulo de refração (θ 2), medido em relação ao normal ("linha perpendicular") à superfície, em termos matemáticos: n 1 sin θ 1 = n 2 sin θ 2, onde n 1 en n 2 são o índice de refração do primeiro e do segundo meios, respectivamente. O índice de refração para qualquer meio é uma constante adimensional igual à razão entre a velocidade da luz no vácuo e sua velocidade nesse meio.
Por definição, o índice de refração para um vácuo é exatamente 1. Como a velocidade da luz em qualquer meio transparente é sempre menor que a velocidade da luz no vácuo, os índices de refração de todos os meios são maiores que um, com índices para materiais transparentes típicos entre um e dois. Por exemplo, o índice de refração do ar em condições padrão é 1.0003, a água é 1,33 e o vidro é cerca de 1,5.
As características básicas da refração são facilmente derivadas da lei de Snell. A quantidade de curvatura de um raio de luz ao cruzar uma fronteira entre dois meios é ditada pela diferença nos dois índices de refração. Quando a luz passa para um meio mais denso, o raio é dobrado em direção ao normal. Por outro lado, a luz emergindo obliquamente de um meio mais denso é desviada do normal. No caso especial em que o feixe incidente é perpendicular ao limite (ou seja, igual ao normal), não há mudança na direção da luz quando ela entra no segundo meio.
A lei de Snell rege as propriedades de imagem das lentes. Os raios de luz que passam através de uma lente são dobrados em ambas as superfícies da lente. Com o design adequado das curvaturas das superfícies, vários efeitos de foco podem ser realizados. Por exemplo, os raios que divergem inicialmente de uma fonte pontual de luz podem ser redirecionados por uma lente para convergir em um ponto no espaço, formando uma imagem focada. A ótica do olho humano é centrada em torno das propriedades de foco da córnea e das lentes cristalinas. Os raios de luz de objetos distantes passam por esses dois componentes e são focados em uma imagem nítida na retina sensível à luz. Outros sistemas de imagens ópticas variam de aplicações simples de lente única, como a lupa, os óculos e as lentes de contato, a configurações complexas de várias lentes. Não é incomum que uma câmera moderna tenha meia dúzia ou mais de elementos de lente separados, escolhidos para produzir ampliações específicas, minimizar as perdas de luz através de reflexos indesejados e minimizar a distorção da imagem causada por aberrações da lente.
