Refraction · Refração
| English | Português |
|---|---|
| refraction/rɪˈfrækʃn/ | refração |
| refractive index/rɪˈfræktɪv ˈɪndeks/ | índice de refração |
A straw in a glass looks snapped in half
- Drop a straw into a glass of water and it appears bent at the surface.
- The straw is fine — it's the light that bends as it crosses from water to air.
- Light changes direction when it moves between materials — refraction 折射.
- It happens because light travels at different speeds in different media.
Um palito num copo parece quebrado ao meio
- Jogue um palito num copo d'água e ele parece dobrado na superfície.
- O palito está bem — é a luz que dobra ao passar da água para o ar.
- A luz muda de direção ao se mover entre materiais — refração 折射.
- Isso acontece porque a luz viaja em velocidades diferentes em meios diferentes.
Why light bends
- Light moves slower in a denser medium (glass, water) than in air.
- Entering a slower medium, a ray bends toward the normal; leaving it, away from the normal.
- The bending is set by each material's refractive index 折射率 $n$ (higher $n$ = slower light).
- Air is about $n = 1$; water $\approx 1.33$; glass $\approx 1.5$.
Por que a luz dobra
- A luz viaja mais devagar num meio mais denso (vidro, água) do que no ar.
- Entrando num meio mais lento, um raio dobra em direção à normal; saindo, longe da normal.
- A dobra é definida pelo índice de refração 折射率 de cada material $n$ (maior $n$ = luz mais lenta).
- Ar é cerca de $n = 1$; água $\approx 1.33$; vidro $\approx 1.5$.
Bend a ray at a boundary · Dobre um raio na interface
Change the angle and medium and watch the ray bend toward or away from the normal. · Altere o ângulo e o meio e observe o raio dobrar para perto ou longe da normal.
Entering a denser medium (like glass), a light ray bends: · Entrando num meio mais denso (como vidro), um raio de luz dobra:
Slower in a denser medium, the ray bends toward the normal. · Mais lento num meio mais denso, o raio dobra para perto da normal.
The property $n$ that measures how much a material slows light is its ____. · A propriedade $n$ que mede o quanto um material desacelera a luz é seu ____.
A higher refractive index means light travels slower in that material. · Um índice de refração mais alto significa que a luz viaja mais devagar naquele material.
Snell's law
- The angles and indices are linked by Snell's law: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
- Angles are measured from the normal, as always in optics.
- Going into a denser medium ($n_2 > n_1$) makes $\theta_2 < \theta_1$ — the ray bends toward the normal.
- Snell's law predicts exactly how much a ray bends at any boundary.
Lei de Snell
- Os ângulos e os índices estão ligados pela Lei de Snell: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
- Os ângulos são medidos em relação à normal, como sempre na ótica.
- Entrar em um meio mais denso ($n_2 > n_1$) faz $\theta_2 < \theta_1$ — o raio se curva em direção à normal.
- A Lei de Snell prevê exatamente quanto um raio se curva em qualquer interface.
Light goes from air ($n_1 = 1$) into glass ($n_2 = 1.5$) at $\theta_1 = 30^\circ$ ($\sin 30^\circ = 0.5$). What is $\sin\theta_2$? (Give a decimal.) · A luz vai do ar ($n_1 = 1$) para o vidro ($n_2 = 1.5$) em $\theta_1 = 30^\circ$ ($\sin 30^\circ = 0.5$). Qual é $\sin\theta_2$? (Dê um decimal.)
$\sin\theta_2 = n_1\sin\theta_1 / n_2 = 0.5 / 1.5 = 0.33$.
Which expresses Snell's law? · Qual expressa a lei de Snell?
Snell's law: · Lei de Snell: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$. · Lei de Snell: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
Total internal reflection
- Going the other way (dense to less dense), the ray bends away from the normal.
- Past a critical angle, it can't escape at all and reflects entirely back inside.
- This total internal reflection traps light in optical fibres and sparkles in diamonds.
- It is refraction taken to its extreme — no light gets out.
Reflexão interna total
- No sentido oposto (denso para menos denso), o raio curva-se para longe da normal.
- Além de um ângulo crítico, ele não consegue escapar e reflete totalmente para dentro.
- Essa reflexão interna total aprisiona a luz em fibras óticas e cria o brilho dos diamantes.
- É a refração levada ao extremo — nenhuma luz escapa.
Past the critical angle, light going from glass to air is totally internally reflected. · Passado o ângulo crítico, a luz indo do vidro para o ar é refletida internamente totalmente.
Beyond the critical angle the ray can't escape and reflects entirely — total internal reflection. · Além do ângulo crítico, o raio não consegue escapar e reflete inteiramente — reflexão interna total.
Select all · todos true statements about refraction. · Selecione todas as afirmações verdadeiras sobre refração.
Refraction is a speed effect obeying Snell's law; a ray along the normal ($\theta = 0$) does not bend at all. · Refração é um efeito de velocidade que obedece à lei de Snell; um raio ao longo da normal ($\theta = 0$) não dobra nada.
Refraction bends light because its speed changes between media — not because it "wants to". Light bends toward the normal entering a denser (slower, higher-$n$) medium, and away from it leaving one. A ray hitting the boundary straight along the normal ($\theta_1 = 0$) does not bend.
A refração curva a luz porque sua velocidade muda entre meios — não porque ela "quer". A luz curva-se em direção à normal ao entrar em um meio mais denso (mais lento, índice-$n$) e para longe dele ao sair. Um raio que atinge a fronteira exatamente ao longo da normal ($\theta_1 = 0$) não se curva.
Light passes from air ($n_1 = 1$) into glass ($n_2 = 1.5$) at $\theta_1 = 30^\circ$. Find $\sin\theta_2$.
- Snell: $1 \times \sin 30^\circ = 1.5 \times \sin\theta_2 \Rightarrow \sin\theta_2 = \dfrac{0.5}{1.5} = 0.33$.
Since $\sin\theta_2 < \sin\theta_1$, the ray bends toward the normal, as expected for a denser medium.
A luz passa do ar ($n_1 = 1$) para o vidro ($n_2 = 1.5$) em $\theta_1 = 30^\circ$. Encontre $\sin\theta_2$.
- Snell: $1 \times \sin 30^\circ = 1.5 \times \sin\theta_2 \Rightarrow \sin\theta_2 = \dfrac{0.5}{1.5} = 0.33$.
Como $\sin\theta_2 < \sin\theta_1$, o raio curva-se em direção à normal, conforme esperado para um meio mais denso.
Refraction bends light at a boundary because its speed changes; it bends toward the normal entering a denser (higher-$n$) medium. Snell's law: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$. Past a critical angle, dense-to-rare light undergoes total internal reflection — the basis of optical fibres.
Refração curva a luz numa interface porque sua velocidade muda; ela curva-se em direção à normal ao entrar num meio mais denso (índice-$n$). Lei de Snell: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$. Além de um ângulo crítico, a luz indo de denso para raro sofre reflexão interna total — base das fibras óticas.