A dificuldade já começa por uma grande diferença prática: fenômenos físicos caracterizam-se por regularidade. Uma vez entendidos, os fenômenos físicos não vão nos pregar peças. Ao contrário, terão comportamento sempre igual, previsto em regrinhas que chamamos de leis físicas.
Exemplifico com uma situação bastante corriqueira até mesmo para um aluno do ensino médio:
Imagine um raio de luz monocromática (de uma só cor ou freqüência) que viaja no ar com velocidade próxima de 300.000 km/s e encontra em seu caminho uma porção de água limpa e transparente. Uma parte da energia luminosa será refletida, ou seja, voltará para o ar, depois de "bater" na água. Uma outra porção vai penetrar na água, sofrendo o que chamamos de refração. Sabemos muito bem que a parte que reflete mantém a sua velocidade enquanto que a parte que refrata viajará com velocidade menor. E, se o raio de luz incidir na água formando um ângulo a com a direção perpendicular à superfície do líquido (direção normal N), podemos facilmente encontrar os ângulos b e g na reflexão e na refração respectivamente.
Dá para prever tudo, ângulos e velocidades, pois existem leis imutáveis para descrever reflexão e refração que são fenômenos regulares, previsíveis, sempre dão certo, e da mesma forma. Estas leis são:
- Para a Reflexão
I) O raio incidente, o raio refletido e a reta normal são coplanares.
II) O ângulo de incidência tem a mesma medida do ângulo de reflexão (a = b).
- Para a RefraçãoI) O raio incidente, o raio refratado e a reta normal são coplanares.
II) nar.sen a = nágua.sen b (Lei de Snell-Descartes)
onde nar = c/var é o índice de refração do ar caracterizado pela razão entre velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no ar (var) e nágua = c/vágua é o índice de refração da água caracterizado pela razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) a velocidade da luz na água (vágua).
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