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Dispersão e refração da luz

Por que ocorre a dispersão?

Qual a relação entre dispersão e refração da luz? Pergunta originalmente feita em: br.answers.yahoo.com

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

A dispersão pode ocorrer com qualquer tipo de onda, não apenas com a luz. Diz-se que um meio de propagação é dispersivo se o valor da velocidade de propagação das ondas nesse meio depende da frequência ou do comprimento de onda. A refração é a mudança na rapidez de propagação de uma onda quando passa de um meio para o outro. 

Quando, por exemplo, a luz passa do ar para o vidro há uma mudança na rapidez de propagação da luz, facilmente perceptível se a incidência não é perpendicular à superfície de separação do vidro com ar. Neste caso nota-se a mudança na direção de propagação dos raios luminosos consequente da mudança na rapidez de propagação. Adicionalmente, luzes com diferentes frequências incidindo com o mesmo ângulo de incidência, são refratadas, desviadas, segundo ângulos diferentes devido ao fato que o vidro é um meio dispersivo. Se luz branca atravessa um prisma, emerge como luz colorida (isto é, percebe-se raios luminosos de cor diferente saindo do prisma segundo direções diferentes) devido ao fato que o vidro é um meio dispersivo. Ou seja, a decomposição da luz branca por um prisma decorre da refração diferente para as diferentes cores. Este notável efeito, a dispersão cromática da luz, acontece não apenas no vidro, podendo ser notado na água, cristais, ….

COMENTÁRIO ADICIONAIS

– É frequente uma generalização de que o comprimento de onda (de qualquer onda em qualquer meio) é inversamente proporcional à frequência da onda. Tal afirmação implica em que a rapidez de propagação das ondas seja invariante em relação à frequência e ao comprimento de onda e, portanto, a afirmação somente é válida para meios NÃO DISPERSIVOS. 

– A DISPERSÃO não deve ser confundida com outro fenômeno ondulatório denominado de ESPALHAMENTO. Inclusive a Wikipedia em português faz esta confusão em alguns verbetes. Em inglês é bem marcada a diferença entre dispersão (dispersion) e espalhamento (scattering). Vide as referências abaixo e também o nosso artigo em português 

http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol9/Num2/a07.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Dispersion_(optics)

http://en.wikipedia.org/wiki/Scattering

Outras questões tratando deste tema:

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Comentários no Facebook

Fernando Wagner – A DISPERSÃO DA LUZ BRANCA POR UM PRISMA, INTRIGOU E ENCANTOU ISAAC NEWTON. IMAGINO O ENTUSIASMO DELE AO VER AQUELAS CORES TODAS. NÃO DEVE TER DORMIDO!!!

Fernando Lang da Silveira – Na época de Newton havia entre os Filósofos da Natureza uma opinião generalizada de que o prisma impunha novas qualidades à luz branca que o atravessava, colorindo-a então. Newton acabou por afirmar em seu livro Óptica que o prisma apenas separava por refração os diferentes corpúsculos de luz, nada de novo impondo a eles. Evidência experimental a favor de sua ideia obteve ao recombinar com outro prisma os diversos raios coloridos, obtendo novamente a luz branca.

Fernando Wagner – Ou seja, dispersou e recombinou. De qualquer forma, genial. E isso que ele acreditava em corpúsculos luminosos ( De Broglie embrionário ???).

Fernando Lang da Silveira – Sim, a luz era constituída por corpúsculos para Newton! E para ele a velocidade dos corpúsculos aumentada quando ingressavam no vidro vindo do ar. Já Huygens defendia uma teoria ondulatória!

Entretanto a teoria ondulatória padecia de seríssimas restrições pois como a luz se propagaria no vácuo interplanetário? Onda necessita de um meio de propagação!

Na verdade a teoria corpuscular de Newton NÃO pode ser vista como uma precursora da teoria fotônica da luz!

Como sabemos o embate luz como onda versus luz como partícula somente foi resolvido no início do século XIX com a demonstração experimental que a luz se difrata e interfere com Thomas Young.

Entretanto o que se omite sobre Young é que ele acreditava que luz fosse uma onda longitudinal.

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Um comentário em “Dispersão e refração da luz

  1. Renno Vilela disse:

    Muito obrigado pela contribuição da diferenciação entre dispersão e espalhamento no “Comentário Adicional”.Tinha aprendido esses termos como sinônimos!

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