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Quais são as causas da refração?


Melhor resposta

A explicação do livro é que os raios de luz “dobram” ao entrar em meios transparentes de maior densidade óptica, induzindo a refração (exceto os raios que incidem nas superfícies de entrada e saída em 90 graus). O problema dessa linguagem é que os raios de luz são compostos de fótons e os fótons não são objetos, são quanta de EM e se comportam como ondas ao interagir com campos como as moléculas que compõem o material transparente de maior densidade óptica. Você não pode “dobrar” os fótons, mas pode redirecioná-los.

O que os livros didáticos não mencionam é por que eles são redirecionados. Alguns livros didáticos mencionam que os fótons parecem diminuir a velocidade ao transitar por materiais transparentes de maior densidade óptica. Os fótons viajam em C e isso não muda. Então, o que acontece que faz com que pareçam desacelerar? Os fótons entraram no espaço curvado mais profundamente, o que aumenta sua trajetória. O espaço é curvo, mesmo em distâncias curtas e espaços minúsculos. A massa (moléculas) é um espaço ainda mais curvado. É isso que eles são. Os próprios fótons são compostos de espaço totalmente curvo, é por isso que eles podem se parecer com uma onda e uma “partícula”. Se você quiser ver uma ilustração de um espaço totalmente curvo em movimento (arquitetura interna de fótons), veja esta curta animação em vídeo que descreve a geomentria cinética Riemanniana:

Resposta

De que maneira a água divide a luz? Como a refração afeta cada cor individual?

A água é um meio dispersivo para a luz. Isso significa que a luz com cores diferentes viaja em velocidades diferentes na água. Se você enviar um pulso de luz branca para a água, as diferentes cores se espalharão (ou se dispersarão) conforme viajam pela água.

Aqui está uma foto de ondas em um lago, apenas para ilustrar a ideia de que ondas com propagação diferente em velocidades diferentes. Você pode ver que nas bordas o comprimento de onda é mais longo, o que indica que comprimentos de onda maiores viajam mais rápido do que comprimentos de onda mais curtos.

Copiado de: Boomerang .

Para a luz viajando pela água, a física é completamente diferente. Desta vez, mas a mesma coisa é verdade que os comprimentos de onda mais longos viajam mais rápido do que os comprimentos de onda mais curtos. Há uma tabela de propriedades ópticas da água neste link Propriedades ópticas da água e do gelo – Wikipedia . Aqui está uma captura de tela da primeira parte da tabela. Preste atenção às duas colunas que indiquei com as caixas vermelhas. A primeira coluna no comprimento de onda da luz. A quarta coluna fornece o índice de refração, n. Como você provavelmente sabe, o índice de refração é igual à velocidade da luz no vácuo dividida pela velocidade da luz da substância. À medida que esse número fica menor e mais próximo de 1, a luz está viajando mais rápido. Você pode ver que conforme você desce na tabela (comprimento de onda ficando mais longo), as ondas estão viajando mais rápido (índice de refração está ficando menor)

A primeira parte da tabela é a extremidade ultravioleta. Aqui está um pouco mais abaixo na tabela:

Isso está chegando ao fim do espectro. Você pode ver que n continua a diminuir à medida que o comprimento de onda aumenta.

Quando um feixe de luz atinge uma superfície lisa da água em um ângulo, os raios de luz se curvam como consequência desse índice de refração. É chamado de índice de refração, porque é uma medida de (um índice de) quanto a luz é refratada (dobrada). Quanto maior o índice de refração, mais a luz é curvada. Assim, os comprimentos de onda mais longos são dobrados mais do que os comprimentos de onda mais curtos. Você quase poderia pensar nisso como os mais longos batendo os dedos dos pés ao entrar na água porque isso os retarda muito, então eles caem mais de cara e descem em um ângulo mais íngreme para a superfície.

Conforme você se move mais fundo na água, os diferentes comprimentos de onda continuarão a se espalhar ao longo de seus caminhos separados. Se você deixar a luz brilhar em algo branco, verá o espectro típico com a luz vermelha em uma extremidade e a luz azul na outra. OK, violeta. É engraçado como geralmente nos referimos a eles como a extremidade vermelha e a extremidade azul do espectro, embora o comprimento de onda visível mais curto passe do azul para o violeta.

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