Determinando o ângulo limite


Quando falamos de Física, muitos alunos se assustam e acreditam que jamais conseguirão entender a matéria. Mas a verdade é que quando trazemos a física para o nosso dia a dia, vemos que ela pode ser bem mais simples do que imaginamos.

Por exemplo, sabemos que a refração é o fenômeno que acontece toda vez que a luz sofre uma variação de velocidade sempre que está passando de um lugar para o outro. Isso acontece com a formação de um fenômeno muito apreciado por nós, o arco-íris. Nele o que acontece é que a luz (ou nesse caso dos raios solares) sofre refração ao passar pelas gotículas de água que estão na atmosfera, causando o fenômeno das cores coloridas no céu.

ângulo limite

O que é a refração?

Podemos ainda ver a refração em uma piscina que está cheia de água e se olharmos em seu fundo, veremos que eles parecem estar em alturas completamente diferentes. Isso acontece porque a luz sofre a refração e acaba nos dando a sensação de que estamos vendo diversas alturas em uma mesma superfície.

Para que isso aconteça é preciso que a luz esteja passando por dois meios que tem que ser transparentes e homogêneos e também distintos. Mas você sabe o que é um meio homogêneo?

Homogêneo é aquele meio no qual seus pontos (e são todos) tem as mesmas propriedades físicas como temperatura, densidade e também pressão. Já o meio transparente é aquele no qual é possível visualizar todos os objetos de forma nítida. Por último temos o meio isotrópico, que é aquele em que a velocidade da luz não se altera, independente de sua direção de propagação.

Agora, para entendermos melhor como funciona o fenômeno que dissemos acima é preciso que falemos mais sobre o índice de refração absoluto, para isso precisamos da velocidade da luz no vácuo que é = 3 . 108 m/s = 3 . 105 km/s e também da velocidade da luz pelo meio considerado. No vácuo esse valor é sempre 1 e na luz será sempre maior de 1.

As leis da refração

Quando estudamos o fenômeno em Óptica temos que levar em consideração que duas lei vão reger o refração. Na primeira delas sabemos que o raio de incidência e a reta N que é normal à superfície que faz a separação no ponto de incidência, assim como o raio refratado estão no mesmo plano, ou como dizemos na física, são na verdade coplanares.

Já a segunda lei nos mostra que quando ocorre a refração, o produto do chamado índice de refração do local no qual está o raio seno do ângulo é constante (e esse raio forma uma reta normal à interface no ponto chamado de incidência). O que sabemos também é que a partir de uma determinado ângulo de incidência a refração para de acontecer. Quando isso acontece, encontramos o ângulo crítico ou ângulo limite.

A Lei Snell-Descartes mostra que na refração a multiplicação do índice de refração do meio onde o raio de seno se forma, com a reta normal é na verdade constante. Mas essa reta à interface do ponto de incidência.

Como encontrar esse ângulo limite

Para realizar o cálculo do ângulo limite é preciso que façamos a aplicação da segunda lei citada, a Lei de Snell-Descartes. Com esse cálculo nós conseguimos encontrar o seno deste ângulo limite L por meio da relação de seno de L e seno de 90º. Lembrando que o seno de 90º é 1.

Com isso, sabemos que o seno do ângulo limite é também o quociente existente entre o índice de refração do meio menos refringente pelo mesmo índice do meio mais refringente.

No entanto quando o índice é maior do que L não ocorre a refração e todos os raios são refletidos, acontecendo o que chamamos de reflexão total interna.

O fenômeno da luz também acontece toda vez que pegamos um cristal e os raios de luz. Com a refração o fenômeno que acontece é o mesmo que do arco íris e a luz que passa e muda também fica colorida. E essa refração vai depender da velocidade da luz e do meio em que ela passa e para o meio que ela vai.

Além desse, muito outros fenômenos que acontecem na física também pode ser vistos nos nosso dia a dia, basta que prestemos mais atenção ao fenômenos e também que consigamos fazer a relação de sua existências com as leis da física. Se engana quem pensa que apenas a gravidade é uma dessas forças que nos rodeiam, mas para isso falaremos mais de alguns desse fenômenos em nosso conteúdo e assim vamos desmistificar essa matéria que causa muita dor de cabeça e medo na maioria dos estudantes de todo o país, sem que pra isso você só decore fórmulas e cálculos, mas não entendam como elas funcionam.