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Velocidade da luz na refração

Física

A experiência de Young propôs que a velocidade de propagação da luz no ar, ou seja, a velocidade da luz na refração, deveria ser menor que a velocidade da luz no meio vidro.
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Antigamente, acreditava-se que a luz tinha velocidade infinita, porém essa teoria foi aos poucos sendo deixada de lado. Foi a partir dos tempos de Galileu Galilei que a ideia de que a luz tinha velocidade muito grande, porém finita, foi se tornando cada vez mais plausível. Restava então saber como determinar esse valor.

Um dos que propuseram que a luz tinha velocidade finita foi Newton, que afirmava que quando a luz mudava do meio ar para o vidro, tinha sua velocidade de propagação aumentada, por conta da força de atração sobre os corpúsculos, fazendo então com que eles se aproximassem da reta normal à superfície que separa os meios ar e vidro. Newton propôs também que quanto mais denso fosse o meio de propagação, maior seria a velocidade, pois mais intensa seria a força de atração sobre os corpúsculos.

Em um segundo momento, o modelo ondulatório proposto por Huygens e melhorado por Young considerava que quanto mais denso fosse o meio, menor seria a velocidade de propagação da onda. Huygens chegou a essa conclusão fazendo experiências com ondas em meios líquidos. Dessa forma, ele concluiu que a velocidade da luz no ar deveria ser maior que no meio vidro, e não o contrário, como Newton tinha proposto inicialmente.

Armand H. Louis Fizeau foi um físico francês que, no ano de 1849, realizou uma experiência com a finalidade de determinar a velocidade da luz. Louis conseguiu chegar a um valor 5% acima do valor que hoje conhecemos para a velocidade da luz. Um pouco mais tarde, Foucault realizou algumas modificações no experimento utilizado por Louis e conseguiu chegar a um valor mais preciso, determinando a velocidade da luz na água e também em outros meios transparentes. Seus resultados estavam de acordo com a teoria ondulatória.

Hoje sabemos que a velocidade da luz é de aproximadamente 2,998 x 108 m/s, mas fazemos sua aproximação para 3 x 108 m/s.
A teoria ondulatória não dava explicações totalmente satisfatórias sobre todos os fenômenos luminosos – as características das ondas luminosas e o meio no qual elas se propagavam ainda eram considerados obscuros.

Foi então que se propôs a teoria do éter. Essa teoria foi proposta com a finalidade de explicar qual era o meio material para a propagação das ondas luminosas. Nessa teoria, o éter era considerado um meio fluido invisível que ocupava todo o espaço vazio do Universo.

Sabemos que todo fluido oferece resistência a um material, porém viu-se que o éter não apresentava resistência ao movimento dos corpos celestes. Assim, surgiu então uma dificuldade em caracterizá-lo. Para ser resistente a esse movimento, seria necessário supor que ele tivesse densidade muito baixa. Porém, para servir de meio de propagação a uma onda luminosa, o éter precisaria ser, ao mesmo tempo, rígido e sólido. Sendo assim, até o século XX essa teoria teve validade, porém a partir daí surgiu uma nova teoria, proposta por Einstein, que desconsiderava a necessidade de um meio material para a propagação da luz. 

Por Domiciano Marques
Graduado em Física

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Representação do modelo de Newton para a refração
Representação do modelo de Newton para a refração

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Velocidade da luz na refração"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/velocidade-luz-na-refracao.htm. Acesso em 21 de setembro de 2019.

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Lista de Exercícios
Questão 1

(UFRR) Em um experimento, temos uma placa de vidro que é atravessada por um feixe de luz. Nessa placa de vidro, em especial, a velocidade da luz é 2,5 x 108 m/s. Considerando a velocidade da luz no vácuo como sendo igual a 3,0 x 108 m/s, marque a alternativa que corresponde ao índice de refração do vidro nesse experimento.

a) 7,5

b) 1,5

c) 1,2

d) 0,83

e) 5,5

Questão 2

(Unisc-RS) Uma luz monocromática verde e uma luz monocromática violeta propagam-se em um tipo de vidro com velocidades de 1,970 x 108 m/s e 1,960 x 108 m/s, respectivamente. Considerando que a velocidade da luz no vácuo é de 3,0 x 108 m/s, a relação entre o índice de refração do vidro para a luz verde (nA) e o índice de refração do vidro para a luz violeta (nB) será

a) nA = nB

b) nA ≤ nB

c) nA < nB

d) nA ≥ nB

e) nA > nB

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