Reflexão da luz: elementos, leis e aplicações

O reflexo da luz é o fenômeno óptico pelo qual um raio de luz muda de direção e é refletido quando atinge a superfície da separação de dois meios, sem poder atravessar a referida superfície.

É um fenômeno básico que ocorre na natureza e que começou a ser estudado na Grécia clássica. No entanto, as leis que governam o reflexo da luz não foram enunciadas até o século XVII. Foi o cientista holandês W. Snell quem definiu as leis de reflexão e refração. Dessa maneira, essas leis foram chamadas leis de Snell.

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Reflexo da luz na água. Pixabay

A própria reflexão é um fenômeno geral que afeta todas as ondas, embora o caso da luz seja o mais representativo.Cada vez que a luz atinge um corpo, ocorre reflexão. Dependendo de que cores do espectro o corpo absorve e quais reflete, vemos o corpo de uma cor ou de outra.

A reflexão também está presente em nossas questões cotidianas, todos os dias, como a formação de imagens em espelhos. Essas imagens podem ser explicadas pelas leis da reflexão. Também pode ser visto nas imagens refletidas na superfície da água, embora neste caso também haja o fenômeno da refração.

Elementos

Ao estudar a reflexão da luz, os seguintes elementos devem ser levados em consideração: a luz, as duas mídias, a superfície de separação da mídia, o raio incidente, o raio refletido e o normal para a superfície de separação .

Na física, o termo luz inclui todo o campo de radiação incluído no espectro eletromagnético, sendo a expressão luz visível reservada para a parte do espectro percebida pelo olho humano.

Na reflexão, devemos distinguir dois meios. O primeiro é o meio pelo qual a onda viaja. O segundo ou não passar ou fazê-lo ocorre a refração da onda. Entre as duas mídias está o que é chamado de separação das mídias.

O normal é uma linha perpendicular ao plano de separação da mídia. O feixe de luz é chamado de feixe incidente, que atinge a superfície de separação através do primeiro meio. Por outro lado, o raio refletido é aquele que é refletido após o feixe incidente atingir essa superfície.

Leis de reflexão

Embora Euclides tenha sido o primeiro a publicar leis de reflexão no século III aC, a verdade é que foi em 1621, com o astrônomo e matemático holandês Willebrord Snell van Royen, quando as leis atuais de reflexão e refração foram estabelecidas .

A seguir, as duas leis da reflexão são expostas.

Primeira lei

A primeira lei está resumida na seguinte declaração: o raio incidente, o normal (ou perpendicular ao plano) e o raio refletido estão no mesmo plano do espaço.

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Ângulos de reflexão da luz. Nenhum autor legível por máquina é fornecido. Arvelius assumiu (com base em reivindicações de direitos autorais). [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Segunda lei

A segunda lei da reflexão afirma que o ângulo de reflexão é exatamente o mesmo que o ângulo de incidência.

Princípio de Fermat

As duas leis da reflexão acima e as leis da refração podem ser deduzidas do princípio de Fermat. Este princípio afirma que o caminho seguido por um raio de luz entre dois lugares no espaço é sempre o de usar o menor tempo possível.

Reflexão interna total da luz

A reflexão interna total da luz ocorre quando a luz encontra um meio com um índice de refração, n 2 , menor que o do meio em que se encontra, n 1 . Neste caso, a luz não é capaz de atravessar a superfície de separação de ambos os meios e é totalmente refletida.

Obviamente, isso ocorre apenas para ângulos de incidência maiores do que aqueles chamados ângulo crítico.

A reflexão interna total é a causa dos flashes que podem ser observados em um diamante esculpido.

Tipos de reflexão

A reflexão pode ser de vários tipos: especular, difuso ou misto. Quer exista um tipo de reflexão ou outro, isso dependerá principalmente do tipo de superfície que está em seu caminho.

Reflexão especular

Quando a luz atinge uma superfície lisa e polida, ocorre uma reflexão especular.

Reflexão difusa

Por outro lado, quando a luz atinge uma superfície polida, a reflexão ocorre em todas as direções do espaço. Diz-se, então, que houve uma reflexão difusa.

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MariaCasandra [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Reflexão mista

Como o nome indica, a reflexão mista ocorre quando ocorre uma combinação dos dois anteriores.

Aplicações

O reflexo da luz tem diferentes aplicações. Assim, por exemplo, o fenômeno de reflexão total é usado no que é conhecido como prisma de Porro, usado na fabricação de binóculos.

A reflexão total também é usada para a propagação da luz em cabos de fibra óptica. Dessa forma, se em sua casa você possui uma conexão à Internet via fibra ótica, deve saber que parte da responsabilidade que você gosta é devido ao reflexo total da luz.

Retrorreflexão

A retrorreflexão é uma aplicação do reflexo da luz, que consiste em refletir a luz de volta à origem ou fonte, qualquer que seja seu ângulo de incidência. Para conseguir isso, são usadas superfícies refletivas planas.

Uma aplicação específica de retrorreflexão ocorre nos sinais de trânsito. Isso permite que a luz do farol seja refletida diretamente na direção de origem. Assim, o sinal parece aprimorado para que o motorista receba o aviso do perigo.

Experiência

O fenômeno da reflexão da luz pode ser verificado com alguns experimentos caseiros simples, como o que propomos abaixo. Você pode fazer isso em casa sem nenhum risco e ver como a física está ao seu alcance.

Experiência total de reflexão da luz interna

Para realizar esse experimento, são necessários apenas um copo, água, leite e um ponteiro laser.

Primeiro, o copo é enchido com água e, em seguida, adicione algumas gotas de leite. Feito isso, o ponteiro laser é apontado para o copo abaixo do nível da água. Dessa maneira, o feixe de luz do ponteiro passará pela água e será refletido na superfície que separa a água do ar.

Além disso, graças às gotas de leite dissolvidas na água, é possível seguir o caminho completo da onda de luz e observar perfeitamente o raio incidente e o raio refletido. De qualquer forma, o ideal é realizar o experimento em uma sala com pouca luz para apreciar melhor o desenho da onda refletida.

Causas

Como explicamos anteriormente, esse fenômeno só ocorre quando a luz passa de um meio com um índice de refração mais alto para outro com um índice mais baixo. Da mesma forma, para que isso aconteça, a luz deve afetar a separação da mídia com um ângulo maior que o chamado ângulo crítico.

Conclusão

O reflexo da luz é um fenômeno natural que nos acompanha diariamente em nossas vidas. É assim, de tal maneira que percebemos as cores graças a ela. Já existem evidências de seu estudo na Grécia clássica, embora não tenha sido até o século XVII com Snell que eles começaram a definir as regras que o governam.

Atualmente, suas aplicações são muitas e variadas. Alguns, certamente você não os imaginaria, e eles estão envolvidos em processos tão inesperados quanto a transmissão de informações através de cabos de fibra óptica.

Não apenas a física está em tudo quando nos rodeia, como também a luz nos acompanha inseparavelmente em nossa descoberta da realidade. Não surpreendentemente, é graças a ela que percebemos o mundo ao nosso redor.

Referências

  1. Luz (sd). Na WikipediaRecuperado em 27 de fevereiro de 2019, de en.wikipedia.org.
  2. Burke, John Robert (1999).Física: a natureza das coisas . Cidade do México: International Thomson Editores.
  3. Reflexão interna total (sd). Na WikipediaRecuperado em 28 de fevereiro de 2019, em en.wikipedia.org.
  4. Luz (sd) Na WikipediaRecuperado em 1 de março de 2019, de en.wikipedia.org.
  5. Lekner, John (1987).Teoria da reflexão, das ondas eletromagnéticas e de partículas . Springer

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