Exercício - Refração e reflexão interna total da luz.

Vamos trabalhar com os conceitos de reflexão, reflexão total e refração da luz; ângulos de incidência e de refração e de índice de refração. Veja a reflexão interna na foto ao lado. Para isso vamos usar uma animação.

Na animação temos um raio luminoso incidindo sobre o vidro a partir do ar. É dado o índice de refração do ar ( n = 1,0 ) e um botão para variar o índice de refração do vidro ( set index of refraction ). Outro botão ( Angle of incidence ) regula o ângulo de incidência do raio luminoso.

Clique no botão "Next scene".Temos então um raio luminoso incidindo do vidro para o ar, ou seja, de um meio com índice de refração maior para outro com índice de refração menor.

Abra a animação. Vamos fazer alguns exercícios:

• Regule o ângulo de incidência para zero graus. Note que o raio luminoso não muda de direção. Quando o raio incide perpendicularmente à superfície a luz muda apenas a velocidade ao ser refratada.
• Vá aumentando o ângulo de incidência e observe a mudança de direção do raio refratado. Quando um raio luminoso refrata de um meio com índice de refração maior para um meio com índice menor ele sempre se afasta da normal.
• Varie o ângulo de incidência e observe que parte do raio é refratada e parte é refletida. Observe ainda que a intensidade de cada parte varia com o ângulo.
• Mantenha o ângulo de incidência fixo e regule o índice de refração do vidro. observe como a direção do raio refratado muda. Quanto maior do índice de refração do vidro maior a mudança na direção, isto é, mais ele se afasta da normal.
• Clique no botão Next Scene situado na parte inferior direita da página. Agora o raio luminoso incide do vidro para o ar, isto é, de um meio de índice maior para outro de menor índice de refração.
• Vá aumentando vagarosamente o ângulo de incidência. Note que num certo valor do ângulo de incidência o raio não é mais refratado. Nenhuma parte do raio sai do vidro. Este valor do ângulo de incidência é chamado "ângulo de reflexão interna total". Todo raio que incide sobre a interface com ângulo maior que ele não é capaz de refratar, ele é refletido e assim é mantido dentro do vidro.
• Regule o índice de refração do vidro. Procure o ângulo de reflexão total. Note que ele muda com o índice de refração do vidro.