Por que, ao passar para um meio de maior n, o raio se «aproxima» da normal?

Com velocidade de fase v = c/n, no meio mais «lento» a frente de onda precisa acompanhar a continuidade do campo na fronteira; geometricamente isso dá um ângulo menor com a normal na entrada do ar para o vidro.

Quando ocorre a reflexão total?

Quando o raio vai de um meio de maior n para um de menor n e o ângulo de incidência na fronteira de saída é maior que o crítico θ_c = arcsin(n₂/n₁). Então não há raio refratado para fora: a energia volta ao primeiro meio.

Lei da refração da luz

Luz na fronteira de dois meios: n₁ sin i = n₂ sin r, medida dos ângulos (na graduação — lei de Snell).

Sobre o modelo

A lei da refração da luz (lei de Snell): os raios incidem numa fronteira plana entre dois meios transparentes de índices n₁ e n₂. A relação n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂ liga os ângulos de incidência e de refração; ao sair do meio mais refringente para o menos refringente, pode haver reflexão total se o ângulo de incidência superar o crítico (ângulo limite). No esquema vê-se a mudança de direção do raio; quando já não existe ângulo de refração — reflexão total.

Para quem: Óptica do ensino médio e introdução à graduação: refração, ângulo crítico, reflexão total.

Conceitos-chave

lei da refração
lei de Snell
índice de refração
reflexão total
ângulo crítico
ângulo limite

Como funciona

A lei da refração n₁ sin θᵢ = n₂ sin θₜ liga os ângulos a partir da normal à fronteira. O raio do ar para o vidro aproxima-se da normal; do vidro para o ar, afasta-se. Se sin θₜ seria formalmente maior que 1, não há raio refratado — reflexão total.

Fórmulas principais

n₁ sin θᵢ = n₂ sin θₜ

θ_crit = arcsin(n₂/n₁) (n₁ > n₂)

Perguntas frequentes

Por que, ao passar para um meio de maior n, o raio se «aproxima» da normal?: Com velocidade de fase v = c/n, no meio mais «lento» a frente de onda precisa acompanhar a continuidade do campo na fronteira; geometricamente isso dá um ângulo menor com a normal na entrada do ar para o vidro.
Quando ocorre a reflexão total?: Quando o raio vai de um meio de maior n para um de menor n e o ângulo de incidência na fronteira de saída é maior que o crítico θ_c = arcsin(n₂/n₁). Então não há raio refratado para fora: a energia volta ao primeiro meio.

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