As ondas , tanto mecânicas quanto eletromagnéticas , se propagam como fenômenos de onda através do espaço.

Quando uma onda passa de um meio para outro com propriedades diferentes, ela sofre uma mudança em sua direção, que pode ser de três tipos:

  • Reflexão : a mudança de direção significa que a onda retorna ao meio de origem. A onda é refletida na superfície de separação entre as duas mídias.
  • Refração : a onda passa para o novo meio, mas com uma trajetória diferente. A onda atinge um determinado ângulo na superfície de separação entre as duas mídias e passa para a outra mídia em um ângulo diferente. Além da mudança de direção, geralmente envolve também uma mudança na velocidade de propagação.
  • Difração : é uma mudança na direção de propagação quando uma onda passa por uma fenda ou quando encontra um obstáculo e a onda se curva.

Os dois primeiros, reflexão e refração, ocorrem sempre que uma onda encontra uma superfície que separa dois meios com propriedades diferentes, e quase sempre os dois ocorrem ao mesmo tempo: uma parte das ondas sofre reflexão e outra parte refração.

Se o novo meio for completamente opaco não haverá refração, apenas reflexão, uma vez que a onda não será capaz de passar para o meio opaco.

Embora, como mencionado, a refração, a reflexão e a difração afetem todos os tipos de ondas, agora vamos nos concentrar na luz, mas deve ficar claro que ela ocorre em todos os tipos de ondas.

Reflexão

Exemplo de reflexão especular em um lago

A reflexão das ondas de luz ocorre quando elas se propagam por um meio, encontram a superfície de um meio diferente e as ondas mudam de direção, retornando ao meio de origem .

A onda não sai do meio pelo qual se propaga, por isso a reflexão é um fenômeno que ocorre no próprio meio.

Além disso, na reflexão, as propriedades das ondas de luz não mudam e a velocidade, frequência e comprimento de onda são mantidos.

No caso do reflexo da luz, as chamadas leis da reflexão são cumpridas:

  • Primeira Lei : a onda incidente e a onda refletida estão no mesmo plano (plano de reflexão).
  • Segunda Lei : o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão, medido em relação à normal (perpendicular) do plano de reflexão e da superfície de reflexão.

O ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são iguais

Quando um feixe de luz incide sobre uma superfície plana ou polida, todos os raios refletidos permanecem paralelos entre si. Esse tipo de reflexão é conhecido como reflexão especular ou regular e é o que ocorre, por exemplo, em espelhos.

Se a superfície de reflexão for irregular, os raios refletidos não serão paralelos, pois o ângulo de incidência em cada ponto será diferente, e ocorre o que se conhece como reflexão difusa .

Na reflexão especular, os raios refletidos permanecem paralelos entre si.

Refração

Exemplo de refração em um copo d’água

A refração da luz ocorre quando a luz passa de um meio com um certo índice de refração para outro com um índice de refração diferente. A luz sofre uma mudança na direção de propagação e também em sua velocidade.

Em geral, a refração segue estas regras:

  • Como na reflexão, o raio incidente e o raio refratado estão no mesmo plano ao longo da linha normal.
  • A relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração segue a Lei de Snell .

Diagrama dos ângulos de refração da luz

Lei de Snell

O índice de refração de um meio é igual à velocidade da luz no vácuo entre a velocidade da luz no meio estudado.

A lei de Snell , também chamada de Lei de Snell de Descartes, prevê que dentro da incidência do ângulo multiplicado pelo índice de refração do meio é igual ao seno do ângulo de refração multiplicado para o índice de refração do meio refratário:

Onde:

  • n1 é o índice de refração do meio 1
  • θ1 é o ângulo de incidência
  • n2 é o índice de refração do meio 2
  • θ2 é o ângulo de refração