Todo aluno sabe que a luz em um meio transparente homogêneo se move ao longo de uma trajetória reta. Este fato nos permite considerar muitos fenômenos ópticos dentro da estrutura do conceito de feixe de luz. Este artigo fala sobre o ângulo de incidência do feixe e por que é importante conhecer esse ângulo.
Um feixe de luz é uma onda eletromagnética micrométrica
Na física existem ondas de várias naturezas: sonora, marítima, eletromagnética e algumas outras. No entanto, o termo "feixe" aplica-se apenas às ondas eletromagnéticas, das quais o espectro visível faz parte. A própria palavra "raio" pode ser representada como uma linha reta conectando dois pontos no espaço.
Luz (como onda) pode ser vista como uma linha reta, pois cada onda implica a presença de vibrações. A resposta a esta pergunta está no valor do comprimento de onda. Assim, para marinha e som, o comprimento varia de alguns centímetros a dezenas de metros. Claro, tais oscilações dificilmente podem ser chamadas de feixe. O comprimento de onda da luz é menor que um micrômetro. O olho humano não é capaz de distinguir tais vibrações, por isso nos parece queque vemos um feixe direto.
Para completar, deve-se notar que o feixe de luz só é visível quando começa a se espalhar em pequenas partículas, como em uma sala empoeirada ou gotículas de neblina.
Onde é importante saber o ângulo em que o feixe atinge o obstáculo?
Os fenômenos de reflexão e refração são os efeitos ópticos mais famosos que uma pessoa encontra literalmente todos os dias quando se olha no espelho ou toma um copo de chá depois de olhar para a colher nele.
A descrição matemática da refração e reflexão requer o conhecimento do ângulo de incidência do feixe. Por exemplo, o fenômeno de reflexão é caracterizado pela igualdade do ângulo de reflexão e incidência. Se descrito do lado do processo de refração, o ângulo de incidência e o ângulo de refração estão relacionados entre si através das funções dos senos e dos índices de refração do meio (lei de Snell).
O ângulo em que um feixe de luz incide na interface entre dois meios transparentes desempenha um papel importante quando se considera o efeito da reflexão total interna em um material opticamente mais denso. Este efeito é observado apenas no caso de ângulos de incidência maiores que algum valor crítico.
Definição geométrica do ângulo considerado
Pode-se supor que existe alguma superfície que separa os dois ambientes. Essa superfície pode ser plana, como no caso de um espelho, ou pode ser mais complexa, como a superfície rugosa do mar. Imagine que nesta superfície caiaraio de luz. Como determinar o ângulo de incidência da luz? Para fazer isso é bem simples. A seguir está uma sequência de ações que devem ser feitas para encontrar o ângulo desejado.
- Primeiro, você precisa determinar o ponto de interseção do raio com a superfície.
- Através de O deve-se traçar uma perpendicular à superfície considerada. Muitas vezes é chamado de normal.
- O ângulo de incidência do feixe é igual ao ângulo entre ele e a normal. Pode ser medido com um transferidor simples.
Como você pode ver, não é difícil encontrar o ângulo considerado. No entanto, os alunos muitas vezes cometem o erro de medi-lo entre o plano e a viga. Deve-se lembrar que o ângulo de incidência é sempre medido a partir da normal, independente da forma da superfície e do meio em que se propaga.
Espelhos esféricos, lentes e raios incidindo sobre eles
O conhecimento das propriedades dos ângulos de incidência de determinados raios é utilizado na construção de imagens em espelhos esféricos e lentes finas. Para construir tais imagens, basta saber como dois feixes diferentes se comportam ao interagir com os dispositivos ópticos nomeados. A interseção desses raios determina a posição do ponto da imagem. No caso geral, pode-se sempre encontrar três feixes diferentes, cujo curso é exatamente conhecido (o terceiro feixe pode ser usado para verificar a exatidão da imagem construída). Esses raios são nomeados abaixo.
- Correndo paralelamente ao eixo óptico principal do dispositivo. Ele passa pelo foco após reflexão ou refração.
- Um feixe passando pelo foco do dispositivo. Sempre refleterefratado paralelamente ao eixo principal.
- Passando pelo centro óptico (para um espelho esférico coincide com o centro da esfera, para uma lente está dentro dela). Tal feixe não muda sua trajetória.
A figura acima mostra os esquemas de construção de imagens para diferentes opções de localização do objeto em relação às lentes finas.
