▷ Índice de refração

Este artigo explica o que é o índice de refração na física. Assim você encontrará a definição do índice de refração, como calcular o índice de refração e, além disso, uma tabela com os valores dos índices de refração dos diferentes materiais.

O que é índice de refração?

O índice de refração de um meio é um coeficiente que indica o quanto a velocidade da luz (ou de outras ondas) é reduzida em relação ao vácuo no meio. O índice de refração também é usado para determinar até que ponto o caminho da luz é desviado ou refratado ao passar de um meio para outro.

Da mesma forma, o índice de refração permite calcular a mudança no comprimento de onda quando uma onda entra em um meio diferente, uma vez que as características do meio através do qual uma onda se propaga não afetam apenas sua velocidade, mas também sua atmosfera.

No entanto, a frequência de uma onda não é alterada pelo meio em que ela se propaga. O índice de refração determina, portanto, a velocidade e o comprimento da onda, mas não a sua frequência.

Fórmula do índice de refração

O índice de refração é definido como o quociente entre a velocidade da luz no vácuo (c = 3,10 ⁸ m/s) e a velocidade da luz no meio (v). Portanto, para calcular o índice de refração, deve-se dividir a velocidade da luz no vácuo pela velocidade da luz no meio (n=c/v).

A fórmula para calcular o índice de refração é, portanto, a seguinte:

$n=\cfrac{c}{v}$

Ouro:

$n$

é o índice de refração do meio.
$c$

é a velocidade da luz no vácuo (3·10 ⁸ m/s).
$v$

é a velocidade da luz no meio em que o índice de refração é calculado.

Da mesma forma, o índice de refração de um meio também pode ser determinado calculando a raiz quadrada do produto entre a permissividade relativa do material e a permeabilidade eletromagnética relativa:

$n=\sqrt{\epsilon_r\cdot \mu_r}$

Ouro:

$n$

é o índice de refração do meio.
$\epsilon_r$

é a permissividade relativa do material.
$\mu_r$

permeabilidade eletromagnética relativa.

Tabela de valores de índice de refração

Na tabela a seguir você pode ver os valores do índice de refração de diferentes meios:

Material	Índice de refração
Vazio	1
Ar (0 ºC e 1 bar)	1 0002926
Metanol (20ºC)	1.329
Água	1,3330
Acetaldeído	1,35
Solução de açúcar (30%)	1,38
1-butanol (20 ºC)	1.399
Heptanol (25ºC)	1.423
Vidro	1,45
glicerina	1.473
Benzeno (20ºC)	1.501
Solução de açúcar (80%)	1,52
Quartzo	1.544
Cloreto de Sódio	1.544
Dissulfeto de carbono	1,6295
diamante	2,42

O índice de refração e a lei de Snell

A lei de Snell é uma lei física que relaciona o índice de refração de dois meios diferentes ao ângulo de incidência e ao ângulo de refração. Assim, a lei de Snell é usada para calcular o ângulo de refração da luz ao cruzar uma superfície que separa dois meios de índice de refração diferente.

A fórmula da lei de Snell é:

$n_1\cdot \text{sin}(\theta_1)=n_2\cdot \text{sin}(\theta_2)$

Ouro:

$n_1$

é o índice de refração do meio no qual a luz incide.
$\theta_1$

é o ângulo formado pelo raio de luz com a normal do meio sobre o qual a luz incide.
$n_2$

é o índice de refração do meio no qual a luz é refratada.
$\theta_2$

é o ângulo formado pelo raio de luz com a normal do meio em que a luz é refratada.

➤ Veja: Lei de Snell

Índice de refração e reflexão interna total

Em física, o ângulo crítico (ou ângulo limite) é o ângulo obtido calculando o inverso do seno do quociente entre o índice de refração do meio em que o raio de luz incide e o índice de refração do meio em que é refratado . .o raio de luz

Portanto, a fórmula do ângulo crítico é a seguinte:

$\text{sin}(\theta_c)=\cfrac{n_2}{n_1}$

$\displaystyle \theta_c=\text{arcsen}\left(\frac{n_2}{n_1}\right)$

Ouro:

$\theta_c$

é o ângulo crítico.
$n_1$

é o índice de refração do meio no qual a luz incide.
$n_2$

é o índice de refração do meio no qual a luz é refratada.

Assim, quando o ângulo de incidência θ ₁ é maior que o ângulo crítico, o raio de luz é completamente refletido no meio que atinge. Ou seja, se o ângulo de incidência θ ₁ for maior que o ângulo crítico, a luz não é refratada, mas sim refletida e, portanto, ao invés de passar para o outro meio, permanece dentro do mesmo ambiente.

Este fenômeno físico é chamado de reflexão interna total e ocorre quando o ângulo de incidência do raio de luz é maior que o ângulo crítico, que você pode calcular com

O que é índice de refração?

Fórmula do índice de refração

Tabela de valores de índice de refração

O índice de refração e a lei de Snell

Índice de refração e reflexão interna total

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