Calculadora da lei de Snell e refração

Lei de Snell

Quando a luz passa de um meio transparente para outro, sua velocidade muda e sua trajetória sofre desvio. A relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração é a lei de Snell:

n₁ × sin θ₁ = n₂ × sin θ₂

n₁ e n₂ são os índices de refração dos dois meios, θ₁ é o ângulo de incidência e θ₂ o ângulo de refração. Ambos são medidos a partir da normal, a reta traçada perpendicularmente à superfície.

Índice de refração

O índice de refração é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e sua velocidade no meio: n = c / v. Ele vale 1 no vácuo, 1,0003 no ar, 1,333 na água, cerca de 1,5 no vidro e 2,419 no diamante. A luz se aproxima da normal ao entrar em um meio de maior índice e se afasta da normal ao entrar em um meio de menor índice.

Exemplo

Para luz que passa do ar para a água a 45 graus, sin θ₂ = 1 × sin 45° / 1,333 = 0,5305, portanto θ₂ = 32,0 graus. O raio se aproximou 13 graus da normal. A velocidade da luz na água é 299.792 / 1,333 = 224.900 km/s.

Ângulo crítico e reflexão interna total

Na passagem de um índice maior para um menor, o ângulo de refração é maior que o de incidência. À medida que o ângulo de incidência aumenta, o raio refratado se aproxima da superfície. No ângulo crítico, dado por sin θc = n₂ / n₁, ele passa a tangenciar a superfície. Para ângulos maiores, nenhuma luz atravessa a interface. Ela é totalmente refletida. O ângulo crítico é 48,6 graus da água para o ar e 24,4 graus do diamante para o ar. O brilho do diamante e as fibras ópticas dependem desse efeito.

Limites

Os índices de refração correspondem à luz amarela de 589 nm e variam ligeiramente com a cor. O índice do vidro depende do tipo, e o valor da lista é aproximado. A ferramenta não calcula a intensidade da luz refletida.

Perguntas frequentes

Como calcular o ângulo de refração pelo ângulo de incidência?

A lei de Snell fornece um ângulo refratado de 19,47 graus para incidência de 30 graus e índices de refração de exemplo de 1 e 1,5. Ambos os ângulos são medidos a partir da normal à superfície, e os índices devem corresponder ao comprimento de onda. Esse modelo de raios não calcula potência refletida nem perdas na superfície.

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