Refração - desvio da luz 03

Refração - desvio da luz entre o ar, a água e o óleo

Três coisas importantes para entender o fenômeno da refração.

1) A luz sempre viaja em linha reta;

2) A luz sempre é refletida no mesmo ângulo que atinge um objeto, por exemplo, se um raio de luz atingiu um espelho num ângulo de 30º graus ele vai ser refletido também em um ângulo de 30º graus;
    

3) Nós só conseguimos enxergar as coisas porque a luz bate sobre elas e é refletida em todas as direções, inclusiva na direção dos nossos olhos.
    
Importante: nas imagens acima a luz bate nas árvores e montanhas e reflete (desvia) até os olhos do observador, da mesma forma a luz bate nas árvores e montanhas e reflete na água que desvia novamente a luz até os olhos do observador. Por esse motivo que enxergamos imagens duplas como se a água fosse um espelho.

Porque o canudo/palito parecem quebrados dentro da água e/ou do óleo?

1) Vamos imaginar um observador olhando um copo vazio um canudo de refrigerante dentro. A luz vai viajar através do ar, vai bater no canudo e desviar em todas as direções, inclusive na direção dos olhos do observador. Nesse caso, a luz que bateu no canudo e refletiu em direção aos olhos do observador só viajou através do ar e por esse motivo ela refletiu no mesmo ângulo em que bateu no canudo.

2) Quando o copo esta com água acontece o seguinte: a luz refletida na parte de cima do canudo só viajou através do ar até chegar aos olhos do observador, a luz que refletiu no canudo que está embaixo da água viajou pelo ar, mas quando ela mudou de ambiente (entrando e saindo da água) sofreu um desvio (chamado refração) dando a impressão que aquela parte do canudo estava em outro lugar. Por esse motivo o canudo parece estar quebrado. 
    

3) Quando o canudo está na posição vertical e de frente para os olhos do observador a luz não é desviada, mas isso só acontece se os olhos do observador estiverem de frente para o canudo.
    
 

4) Se a luz mudar de ambiente mais de uma vez, por exemplo, quando o canudo foi colocado atrás de um segundo copo com óleo, o desvio da luz (refração) será muito visível, mesmo se o canudo estiver na posição vertical e de frente para os olhos do observador.

Importante: o desvio da luz (refração) também pode transformar a água em uma lente de aumento. Pesquise no banco de dados "Para Pais e Professores" pelas palavras "lente de aumento" (sem as aspas).

Como funciona a refração da luz?

1) Embora a luz sempre viaje em linha reta ela muda sua direção quando passa de um ambiente para outro, por exemplo, quando a luz passa do ar para o vidro ou quando passa do ar para a água ela sofre um desvio;

2) Essa experiência mostra claramente como os raios de luz mudam de direção quando trocam de ambiente.

A refração da luz acontece todos os dias, como, por exemplo, quando o Sol nasce ou quando se põem no horizonte.
    
Nessa imagem o Sol já está abaixo da linha de curvatura da Terra, mas como a luz muda de ambiente, passando do vácuo para a atmosfera da Terra, os raios de luz são desviados dando uma falsa visão de onde o Sol realmente está.

Refração - desvio da luz entre o ar, a água e o óleo

É importante que as crianças observem que a luz sofre interferência diferente quando passa do ar para água e da água para o óleo, ou do ar par o óleo.
    

Essa interferência também é maior ou menor se o canudo está na frente ou no fundo do copo.
    

Quanto mais transparente for o vidro do copo melhor para fazer essa experiência.

Uma sugestão: antes de explicar o que é a refração é bom que as crianças entendam 3 princípios básicos da luz:

1) A luz sempre viaja em linha reta;

2) A luz sempre é refletida no mesmo ângulo que atinge um objeto, por exemplo, se um raio de luz atingiu um espelho num ângulo de 30º graus ele vai ser refletido também em um ângulo de 30º graus;
    

3) Nós só conseguimos enxergar as coisas porque a luz bate sobre elas e é refletida em todas as direções, inclusiva na direção dos nossos olhos.
    

Refração - desvio da luz entre o ar, a água e o óleo

Pais
Essa atividade é simples, o material é fácil de conseguir em casa, é rápido de ser executada e as crianças adoram.
Sempre que possível faça uma experiência junto com seu(s) filho(s). A experiência científica é pura mágica para os olhos de uma criança, aproveite a oportunidade e explique “por que” e “como” essas coisas acontecem. Tenha certeza que isso ajuda a desenvolver a curiosidade e criatividade da criança.

Em 1968, os pesquisadores George Land e Beth Jarman realizaram uma reveladora pesquisa sobre criatividade com um grupo de 1.600 jovens nos EUA com base em testes usados pela NASA para seleção de cientistas e engenheiros.

Resultado

Professores
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Ciências ou Física – reflexão e refração da luz, ótica, luz, ângulo, etc.

Uma boa analogia para explicar a refração da luz é perguntar as crianças se é mais fácil correr dentro ou fora da água.
Depois das respostas e justificativas o professor pode explicar que com a luz é a mesma coisa, ela consegue correr mais rápido se estiver fora da água ou do óleo.

Uma sugestão: peça aos alunos que observem o que acontece olhando o canudo de cima, do fundo e dos lados do copo. Peça que anotem suas observações no papel. Dê-lhes um tempo para tomar notas e, então, compare as descobertas dos alunos. O que eles viram ou descobriram?