00:00:00
Olá tudo bem com você Você vai assistir
00:00:02
agora mais uma aula de Ciências da
00:00:04
Natureza e nessa aula vamos conversar
00:00:07
sobre aplicações da reflexão interna
00:00:10
Total inclusive nós vamos conversar aqui
00:00:13
sobre o principal motivo pelo brilho e
00:00:16
cintilação de um diamante também vamos
00:00:19
ver os motivos por trás de uma coisa
00:00:21
chamada janela de snel que é como você
00:00:24
veria o mundo se estivesse debaixo d'
00:00:26
Água finalmente vamos ver porque os
00:00:29
binóculos utilizam prismas ao invés de
00:00:31
espelhos planos para reencaminhar os
00:00:34
raios de luz em seu interior a fim de
00:00:37
realizar uma reflexão interna Total
00:00:40
enfim vamos começar aqui a nossa aula
00:00:41
então antes de estudar a respeito dos
00:00:44
Diamantes e tudo mais vamos revisar aqui
00:00:46
rapidinho O que é a reflexão interna
00:00:49
Total esse tipo de reflexão ocorre
00:00:51
quando a luz passa de um meio mais denso
00:00:53
para um meio mais rar efeito ou seja de
00:00:55
um meio com um índice de refração mais
00:00:57
alto para um meio com índice de de
00:01:00
refração mais baixo quando a luz faz
00:01:02
isso ela costuma se afastar da reta
00:01:04
normal uma reta perpendicular à
00:01:07
superfície o ângulo que o raio de luz
00:01:09
incidente faz com a reta normal é
00:01:12
chamado de ângulo de incidência se você
00:01:14
aumentar esse ângulo o raio refratado
00:01:16
vai se afastar cada vez mais da reta
00:01:18
normal claro isso não vai acontecer
00:01:20
infinitamente Porque existe um ponto em
00:01:22
que a gente vai ter o máximo ângulo de
00:01:24
refração ou seja o raio refratado vai
00:01:27
apenas se mover ao longo da superfície o
00:01:30
ângulo de incidência no qual isso
00:01:32
acontece é chamado de ângulo crítico ao
00:01:35
aumentar ligeiramente o ângulo de
00:01:37
incidência além do ângulo crítico o raio
00:01:40
de luz não será mais refratado ele vai
00:01:42
voltar para o meio Inicial ou seja ele
00:01:44
será refletido a gente chama isso de
00:01:47
reflexão total porque 100% da Luz está
00:01:50
sendo refletida nenhuma luz está sendo
00:01:52
refratada quando o ângulo de incidência
00:01:54
é maior que o ângulo crítico sabendo
00:01:57
disso vamos dar uma olhada aqui em
00:01:58
nossas aplicações Primeiro vamos ver o
00:02:01
que acontece dentro dos Diamantes uma
00:02:03
informação importante que a gente
00:02:04
precisa ter aqui é que o índice de
00:02:06
refração do diamante é aproximadamente
00:02:10
2,42 conhecendo o índice de refração do
00:02:13
diamante a gente consegue calcular o
00:02:15
ângulo crítico da interface diamante ar
00:02:18
ou seja quando temos um diamante em meio
00:02:20
ao ar para isso podemos usar a lei de
00:02:22
snel usando essa lei temos aqui que o
00:02:24
índice de refração do diamante vezes o
00:02:27
seno do ângulo crítico é igual ao índice
00:02:31
de refração do ar vezes o seno de 90º
00:02:34
pois no ângulo crítico de incidência o
00:02:36
raio refratado vai se mover ao longo da
00:02:39
superfície fazendo um ângulo de 90º com
00:02:42
a reta normal a gente sabe que o seno de
00:02:44
90º é igual a 1 certo dessa forma vamos
00:02:47
ter aqui
00:02:48
2,42 que é o índice de refração do
00:02:51
diamante vezes o seno do ângulo crítico
00:02:54
é igual ao índice de refração do ar que
00:02:57
podemos considerar que é apenas um x 1 1
00:03:00
x 1 é 1 certo para calcular aqui o
00:03:03
ângulo crítico basta a gente dividir
00:03:05
esses dois lados da equação aqui por
00:03:08
2,42 com isso temos que o seno do ângulo
00:03:11
crítico é igual a 1 di por
00:03:13
2,42 Claro a gente não quer aqui o seno
00:03:16
do ângulo crítico a gente quer o ângulo
00:03:18
crítico para isso a gente precisa
00:03:20
calcular aqui o inverso do seno e o
00:03:22
inverso do seno é o arceno então o
00:03:24
ângulo crítico aqui nesse caso vai ser
00:03:26
igual ao arceno ou seja o invo do seno
00:03:30
de 1 di por
00:03:32
2,42 fazendo isso aqui na calculadora
00:03:34
rapidinho a gente chega a um valor igual
00:03:36
a 24,2 g Portanto o ângulo crítico da
00:03:40
interface diamante ar é igual a 24,2 g
00:03:45
para ter uma ideia se esse ângulo é
00:03:47
grande ou pequeno podemos compará-lo com
00:03:49
o ângulo crítico da interface água ar o
00:03:52
índice de refração da água é muito baixo
00:03:54
é igual a 1,3 aproximadamente e o ângulo
00:03:57
crítico da interface ar a água é
00:04:00
aproximadamente igual a
00:04:02
48,6º é muito alto quase o dobro do que
00:04:05
encontramos aqui na interface de amante
00:04:08
ar dessa forma chegamos à conclusão que
00:04:10
esse ângulo é bem baixo pelo menos baixo
00:04:13
em comparação com o ângulo crítico da
00:04:14
interface água ar Isso significa que se
00:04:17
a luz entrar nesse diamante será muito
00:04:19
difícil para ela sair dele devido ao
00:04:22
fato desse ângulo crítico ser muito
00:04:24
baixo é bem provável inclusive que cada
00:04:26
vez que a luz incida em uma dessas Faces
00:04:29
o o ângulo de incidência seja maior que
00:04:31
24,2 G Que tal a gente ver como seria
00:04:34
isso eu vou colocar aqui um diamante e
00:04:36
vamos ver o que vai acontecer quando a
00:04:38
luz entrar nele quando isso acontece
00:04:40
esse Raio de Luz vai incidir nessa Outra
00:04:43
Face com algum outro ângulo e é muito
00:04:45
provável que o ângulo de incidência
00:04:47
nessa Outra Face seja maior que 24,4 G
00:04:51
como resultado ela vai sofrer uma
00:04:53
reflexão interna total e o mesmo pode
00:04:55
acontecer nessa Outra Face para ocorrer
00:04:57
uma reflexão interna total esse Raio de
00:05:00
Luz vai passar por algumas reflexões
00:05:02
internas totais o raio de luz vai acabar
00:05:04
saindo aqui pela parte superior aí para
00:05:06
um observador olhando o diamante aqui de
00:05:09
cima vai parecer que esse Raio de Luz
00:05:11
está saindo do diamante como se
00:05:14
estivesse simplesmente fluindo ou saindo
00:05:16
de dentro dele é isso que dá o diamante
00:05:19
o seu brilho ou cintilação afinal ele
00:05:22
está refletindo a luz ao seu redor uma
00:05:25
coisa muito importante no brilho de um
00:05:26
diamante é o seu corte ou seja como ele
00:05:29
el é esculpido ou cortado pode haver
00:05:32
alguns desenhos de diamante no qual
00:05:34
dependendo do corte a luz que incide é
00:05:37
que sobre esse lado pode não passar por
00:05:39
reflexão interna Total inclusive se a
00:05:41
gente desenhar uma reta normal é
00:05:42
provável que o ângulo de incidência seja
00:05:44
menor que o ângulo crítico devido a isso
00:05:46
em vez de passar por uma reflexão
00:05:48
interna Total a luz vai apenas sofrer
00:05:50
refração e sair pela parte inferior isso
00:05:53
não resulta no brilho ou cintilação do
00:05:55
diamante já que vai fazer com que ele se
00:05:58
pareça ligeiramente opaco Porque a luz
00:06:01
não está sendo refletida de volta aqui
00:06:03
pela parte superior ela vai apenas sair
00:06:05
pela parte inferior tem um outro corte
00:06:08
aqui também que a gente pode ter que
00:06:09
nesse caso se a luz incidir sobre esse
00:06:12
lado aqui é possível que ele saia pelos
00:06:14
lados e não pelo topo isso pode até
00:06:16
resultar em algum brilho mas não tanto
00:06:19
quando o diamante é cortado
00:06:20
adequadamente onde a luz vai sair aqui
00:06:23
pelo topo enfim conseguiu entender essa
00:06:25
ideia aqui do diamante Eu espero que sim
00:06:28
agora vamos ver o nosso seg sego caso
00:06:30
que é quando temos a janela de snel essa
00:06:33
janela circular aqui que é chamada de
00:06:35
janela de snel perceba que temos a parte
00:06:38
externa do Círculo aqui sendo um azul
00:06:40
mais escuro às vezes essa parte chega a
00:06:43
ser até preta ou seja não vamos
00:06:45
conseguir ver nada fora do Círculo temos
00:06:48
apenas essa janela circular para o mundo
00:06:50
exterior o interessante aqui é que a
00:06:52
gente consegue ver a forma como um peixe
00:06:54
enxerga debaixo d'água observando essa
00:06:57
janela de snel mas enfim vamos ver aqui
00:07:00
o papel que a refração e a reflexão
00:07:02
interna Total desempenham nesse caso
00:07:05
aqui temos um corpo d'água com um peixe
00:07:07
temos um raio de luz que vai incidir
00:07:09
normalmente aqui na interface e que vai
00:07:12
direto para o peixe sem sofrer nenhum
00:07:14
desvio ou curvatura os raios de luz que
00:07:17
incidem sob um certo ângulo vão se
00:07:20
curvar em direção a normal porque os
00:07:22
raios de luz estão vindo do ar para a
00:07:24
água ou seja de um meio mais raro efeito
00:07:26
para um meio mais denso portanto os
00:07:28
raios de luz se curvam em direção à
00:07:30
normal da mesma forma se houver Raio de
00:07:33
Luz incidente sobre um ângulo maior eles
00:07:35
ainda vão ser curvar em direção a normal
00:07:37
e chegarão ao peixe todos esses raios de
00:07:40
luz continuam se curvando em direção a
00:07:42
normal e chegando ao peixe até que vamos
00:07:44
chegar a um ponto em que o raio de luz
00:07:46
está quase incidente sobre um ângulo de
00:07:49
90º esse Raio de Luz também vai se
00:07:51
curvar aqui e vai atingir o peixe nesse
00:07:54
ângulo de incidência quando temos 90º
00:07:57
aqui vamos ver o âng ângulo de refração
00:08:00
Então temos um ângulo de incidência que
00:08:02
é 90º vamos usar a lei de snel aqui para
00:08:05
calcular o ângulo de refração quando
00:08:07
temos um ângulo de incidência igual a
00:08:09
90º usando a lei de snel temos aqui o
00:08:12
índice de refração do ar vezes o seno do
00:08:15
ângulo de incidência isso sendo igual ao
00:08:17
índice de refração da água vezes o seno
00:08:20
do ângulo de refração perceba que aqui
00:08:23
do lado esquerdo é relativamente fácil
00:08:25
de resolver o índice de refração do ar é
00:08:27
apenas um e o seno do ângulo de
00:08:29
incidência também vai ser 1 porque o
00:08:31
nosso ângulo de incidência é 90º e o
00:08:34
seno de 90º é igual a 1 vamos ter então
00:08:36
1 vees 1 que é igual a 1 logo 1 vai ser
00:08:40
igual ao índice de refração da água que
00:08:43
é 1,3 vezes o seno do ângulo de refração
00:08:46
o nosso objetivo aqui é encontrar esse
00:08:49
ângulo de refração certo para isso a
00:08:51
gente precisa inicialmente dividir ambos
00:08:53
os lados aqui da equação por 1,3 em
00:08:56
seguida calcular o inverso do seno desse
00:08:58
ângulo de refração com isso chegamos à
00:09:00
conclusão que o nosso ângulo de refração
00:09:03
vai ser aproximadamente 49º o 49º é esse
00:09:07
ângulo aqui como Aqui é 49º do outro
00:09:10
lado também temos 49º com isso o nosso
00:09:13
ângulo Total aqui vai ser 49 x 2 que é
00:09:16
aproximadamente 98º Isso significa que
00:09:19
todo o horizonte os 180° aqui do
00:09:23
Horizonte é comprimido dentro desse cone
00:09:26
de
00:09:27
98º essa aqui representa todo o
00:09:30
horizonte todo o horizonte com 180º é
00:09:34
contido dentro desses 98º eu vou marcar
00:09:38
aqui as extremidades vou marcar essa
00:09:40
primeira extremidade aqui com uma cor e
00:09:43
marcar essa outra extremidade aqui com
00:09:45
outra cor a cor clara está nesse ponto
00:09:48
aqui e a cor escura está nesse outro
00:09:50
ponto através dessa janela Estamos vendo
00:09:53
todo o horizonte todos os
00:09:55
180º Mas como eu disse esses 180º estão
00:09:59
contidos dentro de um cone com ângulo de
00:10:01
98º Ok vimos isso aqui mas onde que
00:10:05
entra a reflexão interna Total nesse
00:10:07
caso na verdade a gente tá vendo o que
00:10:09
está fora dessa janela nós temos aqui
00:10:11
algo com o azul bem escuro ou às vezes
00:10:13
preto o raio de luz que está chegando ao
00:10:15
peixe a um ângulo além desses 98º está
00:10:19
vindo na verdade dos lados aqui do Lago
00:10:21
ou do corpo d'água que inclusive está
00:10:24
sofrendo reflexão interna Total então
00:10:26
que o peixe ou qualquer pessoa debaixo
00:10:29
da água realmente tá vendo e que aqui
00:10:31
está com o azul escuro é na verdade o
00:10:34
fundo do Lago ou de qualquer corpo
00:10:36
d'água é por isso que está com essa
00:10:38
tonalidade bem escura O legal é que
00:10:40
apesar disso daqui ser uma coisa que
00:10:42
ocorre na própria natureza toda a ideia
00:10:45
da janela de snel é muito utilizada em
00:10:47
fotografia a lente utilizada para
00:10:49
oferecer algo como isso aqui é chamada
00:10:52
de olho de peixe inclusive se você tirar
00:10:55
uma foto com uma lente como essa você
00:10:57
vai obter uma visão de 180º conseguiu
00:11:00
entender essas ideias Ótimo vamos para o
00:11:02
último caso agora vamos ver a explicação
00:11:05
de como um binóculos funciona um
00:11:08
binóculos utiliza prismas ao invés de
00:11:10
espelhos planos O legal é que um
00:11:12
binóculos utiliza dois prismas que
00:11:14
realizam reflexões internas totais cada
00:11:17
um desses prismas vai ter a luz
00:11:19
realizando duas reflexões internas com
00:11:22
ângulo de
00:11:23
45º a fim de formar um ângulo de 90º um
00:11:27
desses prismas po pode se parecer com
00:11:29
isso aqui aí se um raio de luz incidir
00:11:32
nessa interface sobre um certo ângulo
00:11:34
com ângulo que seja maior que o ângulo
00:11:37
crítico ele vai sofrer uma reflexão
00:11:39
interna Total novamente vai sofrer uma
00:11:41
reflexão interna total para sair desse
00:11:44
outro lado aqui do Prisma falando
00:11:46
novamente as reflexões internas totais
00:11:49
que ocorrem aqui possuem
00:11:51
45º em relação a reta normal são duas
00:11:54
reflexões internas que estão ocorrendo
00:11:56
ao fazer isso teremos um ângulo total de
00:11:59
90º esse fenômeno É bem interessante e é
00:12:02
por isso que ele é utilizado em um
00:12:03
binóculos E como que isso acontece na
00:12:06
prática a gente vai ter um raio de luz
00:12:07
entrando sofrendo reflexão interna Total
00:12:10
aqui desse primeiro Prisma novamente
00:12:13
teremos aqui uma reflexão interna total
00:12:15
no segundo Prisma para aí sim a luz
00:12:18
atingir a lente mais próxima do olho
00:12:20
talvez a pergunta principal na sua mente
00:12:22
Agora seja a seguinte Por que utilizamos
00:12:25
prismas a gente não poderia simplesmente
00:12:27
utilizar espelhos aqui ao fazer isso a
00:12:30
luz vai refletir no primeiro espelho e
00:12:32
depois no segundo inclinando 45º em cada
00:12:35
um desses espelhos com isso a luz também
00:12:38
vai alcançar a lente ocular Por que
00:12:41
utilizamos prismas ao invés de espelhos
00:12:43
polidos nós utilizamos prismas porque
00:12:46
através da reflexão interna Total eles
00:12:48
refletem 100% da luz não temos a luz
00:12:51
sendo absorvida de forma alguma por
00:12:53
outro lado se a gente utilizar um
00:12:55
espelho plano parte dessa luz pode ser
00:12:57
absorvida Mas como que isso realmente
00:12:59
funciona normalmente um espelho plano é
00:13:02
construído polindo uma superfície é essa
00:13:05
superfície polida que faz a reflexão
00:13:08
então por exemplo se a gente tiver uma
00:13:09
luz incidente aqui nessa parte parte
00:13:11
dela será refletida aqui pela superfície
00:13:13
superior parte será refratada e depois
00:13:16
refletida pela superfície polida perceba
00:13:19
que depois de sofrer alguma refração
00:13:21
nesse ponto teremos a luz sendo
00:13:23
refratada para depois ser refletida pela
00:13:26
superfície polida O problema é que essa
00:13:28
luz refletida pela superfície polida
00:13:30
parte dela será refratada mas parte
00:13:33
também vai ser refletida e isso vai
00:13:35
acontecer sucessivas vezes de forma que
00:13:37
aproximadamente 95% da Luz será
00:13:40
efetivamente refletida parte da Luz os
00:13:43
outros 5% ficarão contidos dentro do
00:13:46
espelho ou seja serão absorvidos
00:13:49
Resumindo parte do raio de luz incidente
00:13:51
é perdido apenas 95% Dessa Luz será
00:13:54
refletida de volta Esse é um dos motivos
00:13:57
que nos faz utilizar Pris
00:13:59
ao invés de espelhos para construir um
00:14:01
binóculos o prisma vai produzir uma
00:14:04
imagem mais brilhante devido ao fato de
00:14:06
uma maior porcentagem de luz ser
00:14:08
efetivamente refletida e Claro esse é o
00:14:11
motivo pelo qual instrumentos óticos
00:14:13
como o periscópio que são utilizados em
00:14:16
submarinos por exemplo também utilizarem
00:14:19
prismas e não espelhos enfim espero que
00:14:21
você tenha compreendido essas ideias que
00:14:23
conversamos aqui e aproveitando esse
00:14:25
momento quero deixar para você um grande
00:14:27
abraço e dizer que te encontro na
00:14:28
próxima então até
00:14:35
lá
