Esses fenômenos óticos ocorrem por causa da variação do índice de refração do ar atmosférico com a temperatura. Um exemplo muito comum talvez seja a de uma imagem a distância que aparece como que refletida no asfalto, dando a nítida impressão de que o asfalto está molhado e que essa imagem foi refletida por uma poça d’água. No caso do asfalto, o ar próximo ao solo fica muito quente e por essa razão, menos refringente do que nas camadas acima dele. Os raios de luz ao descerem, passam de regiões mais refringentes para outras sucessivamente menos refringentes, até sofrerem reflexão total em uma camada próxima ao solo. Um observador que recebe essa luz refletida tem a impresão de que há uma imagem do objeto no solo.Em outras palavras, quando a temperatura do solo torna-se muito elevada, o ar aquecido junto ao solo torna-se menos denso e, consequentemente, menos refringente que o ar que se encontra um pouco mais acima. Por esse motivo, um raio de luz que desce obliquamente de encontro ao solo pode sofrer reflexão total antes de atingi-lo. Vamos a explicação mais detalhada:
Quando a luz passa de um meio material para outro meio ocorre duas coisas. A primeira é que a velocidade da luz muda. A segunda é que quando a incidência não é oblíqua, a direção de propagação também muda.
O desvio que a luz sofre quando passa de um meio para outro, depende da velocidade da luz nos dois meios. A grandeza física que relaciona as velocidades nos dois meios, é o índice de refração relativo, que é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no primeiro meio e a velocidade da luz no segundo meio.
A velocidade da luz no vácuo é de 300 000 km/s e em outro meio qualquer é menor do que este valor. Portanto, o valor do índice de refração em qualquer meio, exceto o vácuo, é sempre maior que a unidade (n > 1).
Índica de refração de alguns meios em ralação ao vácuo:
Vácuo: 1.0
Ar: 1.03 (apróx. 20°C)
Água: 1.3 (pura, apróx. 20°C)
Álcool: 1.36
Glicerina: 1.47
Vidro: 1.50 a 1.9
Quartzo: 1.54
Diamante: 2.4
Acrílico: 1.49
Ex: Colocando um lápis com uma inclinação dentro de um copo com água, você observará pela lateral do copo que parece que o lápis está quebrado. Isso se chama refração, isto é, o lápis atravessa dois meios diferentes, o AR e a Água (figura abaixo).
Refringência
Um meio é mais refringente que outro quando seu índice de refração é maior que do outro. Ou seja, o etanol é mais refringente que a água.
Podemos dizer também que, um meio é mais refringente que outro quando a luz se propaga por ele com velocidade menor que no outro.
Quando a luz das estrelas entra na atmosfera terrestre, encontra camadas de ar cada vez mais densas e, como consequência, índices de refração também cada vez maiores, fazendo com que enxerguemos as estrelas mais elevadas, isto é, para que a luz de uma estrela chegue até os nossos olhos, ela tem que passar por vários meios diferentes, o vácuo do espaço, as camadas mais elevadas da atmosfera até a camadas inferiores, portanto na verdade nós não estamos vendo a posição real dessa estrela. Assista o vídeo…
