As leis da refração da luz – Como funciona?

A lei da refração, que é geralmente conhecida como Lei de Snell, governa o comportamento dos raios de luz como eles se propagam através de uma forte interface entre dois meios dielétricos transparentes.

A lei de refração afirma que o raio incidente, o raio refratado, e o normal para a interface, estão todos no mesmo plano.

Quando a luz viaja de um meio para outro, geralmente se dobra, ou refratula. A lei da refração dá-nos uma forma de prever a quantidade de curvas.

Esta lei é mais complicada do que aquela para reflexão, mas uma compreensão da refração será necessária para a nossa discussão futura de Lentes e suas aplicações. A lei da refração também é conhecida como Lei de Snell, nomeada em homenagem a Willobrord Snell, que descobriu a lei em 1621.

Mudança de velocidade provoca mudança de direção

A luz refrata sempre que viaja em um ângulo em uma substância com um índice de refração diferente (densidade óptica).

Esta mudança de direção é causada por uma mudança de velocidade. Por exemplo, quando a luz viaja do ar para a água, abranda, fazendo com que continue a viajar num ângulo ou direção diferentes.

Lei da refração da luz na água

Quando a luz viaja do ar para a água, abranda, fazendo com que mude ligeiramente de direção. Esta mudança de direção é chamada refração. Quando a luz entra numa substância mais densa (Índice de refração mais elevado), ela "dobra" mais em direção à linha normal.

A quantidade de flexão depende de duas coisas.

Mudança de velocidades uma substância faz com que a luz acelere ou abrande mais, ela refrata (dobra) mais.

Ângulo do raio incidente-se a luz está entrando na substância em um ângulo maior, a quantidade de refração também será mais perceptível. Por outro lado, se a luz estiver entrando na nova substância a partir da reta (a 90° para a superfície), a luz ainda vai abrandar, mas não vai mudar de Direção em tudo.

Todos os ângulos são medidos a partir de uma linha imaginária traçada a 90° para a superfície das duas substâncias. Esta linha é traçada como uma linha pontilhada e é chamada de normal.

Se a luz entra em qualquer substância com um índice de refração mais elevado (como o ar em vidro), ela abranda. A luz inclina-se para a linha normal.

Se a luz entra em uma substância com um índice de refração menor (como da água para o ar), ela acelera. A luz afasta-se da linha normal.

Um índice de refração mais elevado mostra que a luz vai abrandar e mudar de direção mais à medida que entra na substância.