A REFRAÇÃO, A REFLEXÃO TOTAL E ALGUNS... Helton Bezerra
A REFRAÇÃO, A REFLEXÃO TOTAL E ALGUNS DE SEUS EFEITOS
Sabe aquelas ocasiões em que a profundidade da água da piscina parece menor, ou aquelas em que um lápis parece torto ao ser posto dentro de um copo de água, ou ainda a mudança aparente de posição de uma moeda também num copo com água? Tais eventos são explicados pela teoria de refração luminosa.
Em um corpo sob o qual incide luz, esta terá uma parte refletida e outra refratada. A refração é entendida como uma variação na velocidade de propagação da luz quando esta muda de meio de propagador. E junto com esta mudança de velocidade há uma mudança na direção em que o feixe luminoso caminha. Essas variações ocorrem porque os meios diferem em seus índices de refração, ou seja, no quanto eles difratam a luz. Isto é chamado de refringência do meio e quanto maior a refração maior a refringência. A reflexão total, também chamada interna, é quando nenhuma parcela de luz se refrata. Ocorre sob duas condições: a luz deve se propagar do meio mais refringente para o menos refringente; o ângulo de incidência deve ser maior que um determinado valor, o ângulo limite (Aincidência > Alimite). Ambos, refração e reflexão, resultam em efeitos observáveis na atmosfera.
As miragens no deserto e as ilusões de poças de água no asfalto quente são explicadas assim. Com o aumento da temperatura a densidade e o índice de refração do meio diminuem (pela constante dos gases, temperatura, volume e pressão se mantêm constantes para um mesmo gás). Assim a luz se propaga do meio mais refringente para o menos refringente “de cima para baixo”, sofrendo reflexão total, formando uma imagem especular do objeto que esteja na pista, como um carro, o que impressiona como água no solo produzindo a reflexão.
Outro fenômeno é a posição aparente de um astro. A densidade atmosférica, e seu índice de refração, diminuem da superfície da Terra para o espaço externo, posto que a atmosfera não é um meio homogêneo. Portanto a luz que vem das estrelas não irá percorrer um trajeto retilíneo, mas sofrerá mudanças de velocidade e eixo de propagação em função de atravessar diferentes camadas de ar. O feixe de luz que nos chega mostra-nos a posição aparente, que é mais elevada que a real. É isso que permite que vejamos antes dele nascer, ou ainda depois dele se pôr.
O arco-íris é formado quando a luz solar atravessa as gotas de chuva, que funcionam como um prisma separando os diversos comprimentos de onda componentes da luz branca (isso é chamado espectro da luz solar). Essa separação é feita por refração e posterior reflexão total da luz. Um observador olhando para a chuva verá, em diversos ângulos, diversas cores (o arco mais interno é violeta; o mais externo, vermelho; entre eles estão os intermediários anil, azul, verde, amarelo e laranja). Por razões de simetria, o ângulo entre o eixo sol-observador e as gotas que sofrem refração é cerca de 42º em todas as direções ao redor deste eixo. Além do arco-íris principal pode se formar um secundário. É que pode haver uma dupla reflexão da luz dentro das gotículas.
Uma aplicação tecnológica da reflexão total é o caso das fibras ópticas, que substituíram os impulsos elétricos na transmissão de informações. Cada fibra é formada por dois tipos de vidro com refringências diferentes. O centro é mais refringente que o córtex, a casca. Dessa forma um feixe luminoso, produzido numa fonte de raio laser, propaga-se no interior e atinge a camada externa por um ângulo maior que o limite. Logo temos as duas condições de reflexão total satisfeitas e a informação caminha por longuíssimas distâncias. As vantagens da fibra óptica em relação ao cabo metálico são várias: peso e volume reduzidos, melhor desempenho, abundância de matéria-prima, maior confiabilidade das informações, etc.
