A
figura a seguir mostra o desvio na direção de propagação de uma onda plana de
vido à refração, na travessia do meio 1 para o meio 2. A refração ocorre
sempre que a onda atravessa a superfície de separação de meios em que a
velocidade de propagação da onda é diferente (nesse caso a reflexão também acontece,
embora seja pouco perceptível; não a representamos para não sobrecarregara
figura).
A
figura acima representa a refração de ondas bidimensionais. As frentes de ondas
planas s1, separadas pelo comprimento de onda λ 1, propagam-se no meio 1
com velocidade v1. No meio 2, a onda muda sua direção de propagação. As
frentes de onda s2 estão agora separadas pelo comprimento de onda λ2 e
têm velocidade v2.O raio incidente i e o r aio refratado r mostram
essa mudança de direção. O ângulo de incidência θ1, formado pelos raios
incidentes com a normal, é diferente do ângulo de refração θ2, formado pelos
raios refratados com a normal. A frequência (f) de uma onda é a
frequência da fonte que a gerou, por isso, como em toda propagação ondulatória,
ela
se mantém constante na refração. Assim, na r efração, se a velocidade de propagação
(v) varia quando a onda passa de um meio par a outro, da expressão v 5
λf conclui-se que o comprimento de onda da onda (λ) também varia — v e
λ são diretamente proporcionais. O desvio na direção da trajetória só ocorre
quando a incidência é oblíqua. Se a onda incide normalmente à superfície de
separação dos dois meios, a direção de propagação não sofre desvio, embora haja
refração, pois a velocidade de propagação e o comprimento
de onda variam:
O
desvio pode ser determinado matematicamente pela lei da refração. Ela relaciona
o seno do ângulo de incidência (θ1) e a velocidade de propagação da onda
incidente (v1) no meio 1 com o seno do ângulo de refração(θ2) e a
velocidade de propagação (v2) no meio 2.A expressão matemática da lei da
refração é:
Apesar de serem conhecidas como leis, tanto a lei da reflexão
como a lei da refração podem ser deduzidas a partir do princípio de Huygens.
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