Reflexão Total

Olá, como vão?

Neste artigo, vamos bater um papo a respeito da Reflexão Total. Quando a luz passa de um meio para outro, com alteração do valor de sua velocidade de propagação, falamos que ela sofreu refração. Tal fenômeno é acompanhado pela mudança da sua direção de movimento quando a incidência é oblíqua (inclinada) em relação à reta tangente ao ponto de incidência. Neste caso, ao passar de um meio que oferece menor dificuldade à sua propagação (menor índice de refração) para um meio que oferece maior dificuldade, o raio de luz se afasta desta tangente ( o que equivale a dizer que ele se aproxima de uma reta auxiliar, perpendicular à tangente e chamada de normal). Tal conclusão pode ser verificada pela expressão matemática conhecida como Lei da Refração (ou Lei de Snell-Descartes), que diz que:

n1.senα = n2.senβ

onde n1 é o índice de refração do meio onde a luz se propaga antes da refração; α é o ângulo formado entre o raio de luz e a normal antes da refração (conhecido como ângulo de incidência); n2 é o índice de refração do meio onde a luz se propaga após a refração e β é o ângulo formado entre o raio de luz e a normal após a refração (conhecido como ângulo de refração).

E se a primeiro meio tiver índice de refração maior que  o segundo, o que acontece? Observe a figura.

f01Como o segundo meio tem índice de refração menor do que o primeiro, para manter a igualdade proposta pela Lei da Refração, o seno do ângulo de refração tem que ser maior que o de incidência e, como os ângulos estão entre 0 e 90º, o ângulo de refração é maior do que o de incidência.

O máximo ângulo de refração “possível” é 90º, como ilustra a próxima figura.

f02O ângulo de incidência, neste caso, é chamado de ângulo limite ou crítico, porque, se ele aumentar, a refração deixa de ocorrer. Então, o que acontece? O raio se desintegra?!?!?!? rsrsrsrs… Não, naturalmente! Ele sofre a Reflexão Total. A interface entre os dois meios passa a funcionar como um espelho. Mas, por que o nome Reflexão Total e não apenas reflexão? É que a refração é acompanhada de reflexão. Quando você olha por uma janela de vidro, você pode observar os objetos que estão do outro lado, assim como é possível observar a própria imagem. O primeiro fato tem a ver com a parte da luz que sofre refração e o segundo, com a parte que sofre reflexão ( além disto, parte da luz é absorvida pela superfície e é por isto que, no nosso exemplo, o vidro esquentaria).

A Reflexão Total é o fenômeno no qual se baseia um dos componentes tecnológicos mais importantes para sociedade contemporânea, que é a fibra óptica.

A próxima figura mostra o funcionamento básico de um modelo de fibra óptica.

f04A luz penetra na fibra óptica e a percorre graças ao fato de que, em seu interior, sofre Reflexão Total em diversos pontos até chegar ao seu destino. Caso queira ler mais a respeito de suas características técnicas, você pode acessar este link.

Há uma experiência bastante interessante que ilustra o funcionamento de uma fibra óptica e isto é feito com materiais simples, permitindo que qualquer um possa fazer em casa. Convido você a assistar ao vídeo.

Eu já fiz esta experiência para alguns milhares de estudantes pelo Brasil e a grande maioria gostou. E você, gostou?

Não há a necessidade de usar raio laser – você pode fazer com um lanterna e para intensificar o efeito da luz percorrendo a água, pinte de preto o lado da garrafa em que o canudo se encontra.

Abraço a todos,

Prof. Douglas Almeida

 

2 Comentários

  • Olindo

    Parabéns pela demonstração.
    Como é que eu posso retirar essa sua apresentação para apresentar aos meus alunos?
    Obrigado

  • Prof. Douglas Almeida

    Olindo,
    Pode usar tudo que foi apresentado à vontade – apenas, por gentileza, indique a fonte.
    Abraço,
    Douglas

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