Neste artigo, discutiremos o efeito da refração na frequência, como a frequência é afetada pela refração, com fatos detalhados.
À medida que uma onda se propaga de um meio para outro, a velocidade de uma onda muda e, portanto, o comprimento de onda também varia. Devido a isso, a onda muda sua direção de propagação formando um ângulo de refração.
O que é refração?
Um comprimento de onda de luz, som ou quaisquer vibrações que atravessam o meio é chamado de refração.
Na refração, a direção da onda muda e se propaga em um ângulo de refração dependendo da densidade, temperatura e gradiente de pressão do meio.
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A refração afeta a frequência?
Uma onda de certa amplitude se propagando a partir de dois meios diferentes, o amplitude do comprimento de onda varia dependendo da densidade do meio através do qual ele viaja.
Se a onda viaja de um meio mais raro para um mais denso, a velocidade da onda diminui e a amplitude do comprimento de onda também diminui. O mesmo se inverte quando uma onda viaja do meio mais denso para o mais raro.
A velocidade da onda é dada pela equação
Velocidade=Frequência*Comprimento de Onda
v=f*λ
Onde v é a velocidade de uma onda
f é a frequência da onda
λ é um comprimento de onda
À medida que a velocidade da onda aumenta ou diminui, o comprimento de onda também aumenta ou diminui, respectivamente. frequência da onda permanece inalterado.
Considere uma onda viajando de dois meios diferentes. Deixe n2>n1, que o segundo meio seja mais denso que o meio 1.
À medida que a onda se propaga do meio 1 com índice de refração n1 para o meio 2 com índice de refração n2, a velocidade da onda diminui porque o meio 2 é mais denso que o meio 1 e a amplitude da onda também diminui. Novamente, à medida que a onda volta para o meio anterior, ou seja, do meio mais denso para o mais raro, o comprimento de onda e a velocidade da onda aumentam de volta. No processo, a frequência de ocorrência dos nós da onda permanece a mesma.
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O índice de refração afeta a frequência?
O índice de refração determina o ângulo de refração ao atravessar de um meio para outro.
A velocidade da onda no meio depende do índice de refração desse meio, mas a frequência da onda não é afetada pelo índice de refração.
O índice de refração do meio é indicado pela equação como
n=c/v
Onde n é um índice de refração do meio
c é a velocidade da luz, c=3*108m / s
v é a velocidade da luz no meio
Se a velocidade da luz diminui durante a propagação do meio, isso implica que o índice de refração é maior que 1.
No vácuo, a velocidade da luz permanece a mesma e, portanto, o índice de refração do vácuo é um, e um raio de luz viaja fazendo 1800 ângulo.
Se o índice de refração do meio for maior que 1, o comprimento de onda da onda diminui; e enquanto viaja de um meio mais denso para um meio mais raro, o comprimento de onda aumenta, mas a frequência da onda permanece a mesma.
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A refração é afetada pela frequência?
A frequência da onda não muda após a refração.
O índice de refração da onda é diretamente proporcional à permissividade do meio e determina o quão rápido a onda pode viajar através do meio. A permissividade depende da frequência do comprimento de onda no meio.
Podemos falar sobre a permissividade do meio com base na densidade que decide significativamente a velocidade da onda no meio. Em um meio mais raro, a permissividade será maior porque a frequência da luz será reduzida à medida que o comprimento de onda aumentar. A velocidade da onda aumentará, portanto, o ângulo de refração será maior.
Em um meio com menos permissividade, a frequência da onda que se propaga a partir do meio será maior, portanto, o comprimento de onda será menor, a velocidade da onda diminuirá e a onda será refratada no ângulo menor. Este é o caso de um meio mais denso.
Por que a refração não afeta a frequência?
A frequência da onda que se propaga de diferentes meios não muda.
A energia da onda é conservada antes e depois da refração, o que implica que a frequência da onda permanece inalterada.
A energia associada à onda é dada pela equação
E=hf=hv/λ
À medida que a velocidade da onda aumenta ou diminui com base na permissividade do meio, o comprimento de onda da onda também aumenta ou diminui respectivamente e, portanto, a frequência permanece inalterada.
A velocidade é diretamente proporcional ao comprimento de onda que se propaga no espaço. Ao propagar a partir de meios com densidades diferentes, a velocidade, a amplitude e, portanto, o comprimento de onda da onda diferem, mas o número de ondas ocorrendo por unidade de tempo permanece o mesmo mesmo após a refração.
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A frequência afeta o ângulo de refração?
O ângulo de refração depende da mudança na velocidade da onda variada ao viajar de um meio para outro.
Com base na densidade do meio, a velocidade da onda varia e desvia em um determinado ângulo de refração.
Considere que uma onda de luz está se propagando do ar para o vidro, então o índice de refração do meio é dado pela Lei de Snell como
nar/nvidro=senθr/senθi
O índice de refração é diretamente proporcional à velocidade da onda em diferentes meios enquanto se propaga, então
nar/nvidro=v2/v1
Conseqüentemente,
v2/v1=senθr/senθi
O ângulo de refração depende da velocidade da luz após a refração e o ângulo de incidência depende da velocidade da luz incidente.
Como a velocidade é produto do comprimento de onda pela frequência, podemos escrever
v2/v1= λ2f/ λ1f
A frequência da luz permanece a mesma após a refração, portanto,
v2/v1= λ2f/ λ1f
Isto é,
pecadoθr/senθi=v2/v1= λ2/ λ1
Para um comprimento de onda constante, a velocidade da onda aumentará aumentando a frequência da onda, e a onda será refratada em um ângulo maior após a refração. Se a frequência for menor, a velocidade da onda será deduzida e o ângulo de refração será menor.
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Perguntas Frequentes
O comprimento de onda da luz varia no vácuo?
O comprimento de onda da luz corresponde diretamente à velocidade da luz.
A velocidade da luz não muda enquanto viaja através do vácuo, ou seja, v=c, daí o índice de refração n= c/v = 1. Como v permanece constante, o comprimento de onda também é constante.
A temperatura afeta a refração da luz?
A refração da luz depende do índice de refração, da densidade, da permissividade do meio e da temperatura também.
Se a temperatura aumenta, a densidade do meio cai e a velocidade da onda no meio aumenta. Assim, o raio refratado será desviado fazendo um ângulo maior com a normal.
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