1 O que é refração?
A refração ocorre quando a luz passa de um meio para outro com índice de refração diferente. Ao mudar de meio, a velocidade da luz muda — e, se o raio não for perpendicular à interface, a direção também muda.
Um peixe na água parece estar mais perto da superfície do que realmente está — a luz dobra ao sair da água.
Uma colher num copo d'água parece dobrada na superfície — cada parte da colher é vista via raios que sofreram refração diferente.
Luz branca sofre dispersão na gota d'água: cada cor refrata diferente → cores separadas no espectro.
2 Índice de refração
| Meio | n | v da luz (m/s) |
|---|---|---|
| Vácuo | 1,000 | 3,00×10⁸ |
| Ar | 1,0003 ≈ 1 | ≈ 3,00×10⁸ |
| Água (20°C) | 1,333 | 2,25×10⁸ |
| Vidro comum | 1,50 | 2,00×10⁸ |
| Vidro óptico denso | 1,70 | 1,76×10⁸ |
| Diamante | 2,42 | 1,24×10⁸ |
3 Lei de Snell-Descartes
Raio no ar (n₁ = 1) incide a θ₁ = 30° na superfície de vidro (n₂ = 1,5).
senθ₂ = n₁·senθ₁/n₂ = 1×0,5/1,5 = 0,333
θ₂ = arcsen(0,333) ≈ 19,5°
4 Reflexão total interna
Quando a luz vai de um meio mais denso (n₁ maior) para um menos denso (n₂ menor), existe um ângulo crítico θc além do qual a luz não consegue mais atravessar a interface — ela se reflete totalmente de volta:
A luz propaga-se por reflexão total interna em fibras de vidro ou plástico com n alto. Nenhuma energia é perdida — base das telecomunicações modernas.
n = 2,42 → θc ≈ 24°. A lapidação é desenhada para que a maioria dos raios sofra reflexão total interna, maximizando o brilho.
Ar quente perto do asfalto tem n menor. Luz do céu sofre reflexão total ao atingir essa camada — parece uma poça d'água.
Feixes de fibra óptica transmitem imagens do interior do corpo — sem cirurgia aberta — graças à reflexão total.
5 Dispersão da luz — arco-íris
O índice de refração depende levemente do comprimento de onda (cor) da luz. Por isso, ao refratar, a luz branca se separa em suas componentes coloridas — fenômeno chamado dispersão:
No prisma e na gota de chuva: violeta (λ menor, n maior) desvia mais; vermelho (λ maior, n menor) desvia menos. O arco-íris tem vermelho na parte superior e violeta na inferior — ao contrário do que a maioria imagina ao olhar para fora!
6 Simulador de refração
Ajuste o ângulo de incidência e os índices de refração.
🌊 Refração — Lei de Snell-Descartes
7 Calculadora
🧮 Lei de Snell-Descartes — n₁·senθ₁ = n₂·senθ₂
8 Resumo
O que você aprendeu
- Refração: mudança de velocidade e direção da luz ao mudar de meio.
- Índice de refração: n = c/v (n ≥ 1; maior n = luz mais lenta).
- Lei de Snell-Descartes: n₁·senθ₁ = n₂·senθ₂.
- n₁ < n₂ → raio aproxima-se da normal; n₁ > n₂ → raio afasta-se.
- Ângulo crítico: senθc = n₂/n₁ — base da fibra óptica e do brilho do diamante.
- Dispersão: cores diferentes refratam em ângulos ligeiramente diferentes → arco-íris.