Refração

Um pouco de história: a lei básica da reflexão era conhecida por Euclides, o mais famoso matemático da Antigüidade que supostamente viveu entre 325 e 265 AC. De forma experimental, o princípio básico da refração foi descoberto por Willebrod Snell em 1621. Em 1637, René Descartes deduziu a mesma lei a partir de analogias mecânicas.
• Princípios Básicos
O conceito de frente de onda é bastante intuitivo e pode ser definido como o lugar geométrico de todos os pontos que a radiação atinge, a partir da fonte, no mesmo intervalo de tempo. São facilmente visíveis no clássico exemplo do impacto de um pequeno objeto na superfície de um líquido em repouso. Nesse caso, as frentes de onda são circulares.

Aqui se considera que a luz é uma onda plana, isto é, as frentes de onda são planas e perpendiculares à direção de propagação.

Sejam, conforme Figura 01, dois meios de substâncias diferentes (exemplo: ar e água), com superfície de contato plana, pelos quais a luz se propaga. Um raio de luz plana atravessa esses meios. Pode-se verificar experimentalmente que uma parte do raio incidente é refletida pela superfície de contato e outra parte é refratada, isto é, passa para o outro meio mas com direção diferente.

Em relação à reta normal à superfície de contato,

θ1 é o ângulo de incidência. θ1' é o ângulo de reflexão. θ2 é o ângulo de refração.

E as relações básicas que determinam os dois fenômenos podem ser facilmente observadas de forma experimental:
Na reflexão, ocorre a igualdade de ângulos:

θ1 = θ1' #A.1#.

Na refração, ocorre a proporção de senos:

sen θ1 / sen θ2 = n21 #B.1#.

Onde a constante n21 é denominada índice de refração do meio 2 em relação ao meio 1.

Pode-se verificar, também de forma experimental, que o índice de refração é igual à relação das velocidades da luz nos meios:

n21 = v1 / v2 #C.1#.

Portanto, no exemplo da Figura 01, a velocidade no meio 1 deve ser maior que a velocidade no meio 2 porque θ1 > θ2.

Na