A INCIDÊNCIA OBLÍQUA

[pic 1]

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”

FEIS - FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA

DEE – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

  1089-ST1 - ONDAS E LINHAS DE COMUNICAÇÕES

Experiência 2: INCIDÊNCIA OBLÍQUA

Docente: Prof.Dr. Claudio Kitano
Turma: ST1

Discentes:

Deyvid Candido Avellar da Silva                      RA: 161052762

Eduardo Albuquerque Ribeiro                         RA : 161051235

Felipe Augusto Crispim                                     RA : 162054841

Gabriel Cardoso Bertolucci                               RA : 162054564
         Geovane Sass Ceccato                                      RA : 162054106
         Leandro Covre Chiari                                         RA: 161053009

Leonardo Judice Francé                                    RA : 162054793

                     Ilha Solteira, 04 de dezembro de 2019. 

1. Introdução Teórica.

1.1 Incidência Obliqua

Quando uma onda eletromagnética, ao se propagar, encontra algum objeto com propriedades materiais distintas do meio de propagação, ondas secundárias são produzidas.  Estas decorrem do campo de reação dos dipolos magnéticos e elétricos constituintes do objeto ao campo incidente, o que culmina com ondas refletidas de volta para o meio de ondas transmitidas para o interior do objeto. Dependendo da forma geométrica do obstáculo, de sua dimensão relativamente ao comprimento de onda e da região ocupada pelo feixe de radiação incidente, bem como da composição e homogeneidade do objeto, pode ocorrer ou não espalhamento difuso, ou seja, reflexão e transmissão ao longo de várias direções. [2]

Considere-se a incidência de uma onda plana em uma interface plana entre meios materiais de propriedades eletromagnéticas distintas, conforme ilustrado na figura a seguir.  O vetor de onda de onda K da onda incidente forma um ângulo relativamente à direção normal à interface.

Figura 1 - Ilustração da interação de um feixe de radiação eletromagnética com uma interface plana.

[pic 2]

Fonte: [2]

 

 1.2 Reflexão interna total

Se a luz é proveniente de um meio mais refringente para um menos refringente (N1>N2), existe uma condição, para ambos os tipos de polarização, a partir da qual toda potência eletromagnética incidente é refletida da interface. Partindo-se de uma situação em que o feixe de luz refratado está quase que paralelo à superfície, aumenta-se um pouco mais o ângulo de incidência, até se chegar ao ângulo critico onde o feixe refratado desaparece e toda a luz passa a ser totalmente refletida. Esse fenômeno chama-se reflexão interna total. Para que isso aconteça, é preciso que a luz seja proveniente de um meio mais refringente em relação ao outro (N1 > N2).[1] [2]

Figura 2 -  Evolução do ângulo de incidência até a reflexão interna total.

[pic 3]

Fonte: Roteiro de laboratório.

Para se determinar o ângulo limite, usa-se a Lei de Snell-Descartes para ângulo de refração = 90 graus, portanto para um raio de luz monocromática passando de um meio para o outro, é constante o produto do seno do ângulo, formado pelo raio e pela normal, com o índice de refração em que se encontra esse raio. Matematicamente temos:

senθi x n1 =  senθr x n2

     θc = arcsen (n2 / n1)[pic 4]

 

1.3 Ângulo de Brewster

Quando a soma do ângulo de incidência (ou reflexão) com o ângulo de refração, para um determinado raio de luz, resulta em um ângulo reto (90°), o ângulo de incidência é denominado de ângulo de Brewster (θB). Na imagem abaixo, θ1 é o ângulo de incidência e θ2 é o ângulo de refração de um raio de luz, que atinge a superfície de separação entre os meios com índices de refração n1 e n2, sendo um meio menos refringente (1) para um meio mais refringente (2)

Figura 3 – Ângulo de Brewster.

 [pic 5] Fonte: [3].

A equação a seguir mostra a definição do ângulo de Brewster em função dos índices de refração dos meios envolvidos.

ΘB = arctan (n2/n1)

Caso os raios incidentes propaguem-se no ar ou no vácuo, pode-se dizer que n1 = 1, portanto, a forma geral da equação acima, conhecida como lei de Brewster, será:

ΘB = arctan (n)

Nessa equação, n representa o meio com índice de refração n2, meio de propagação para o qual a luz se desloca. [3]

1.4 Coeficientes de reflexão de potência

Para o caso da incidência externa, ou seja, quando um feixe de luz incide de um meio menos refringente (1) para um meio mais refringente (2), tal que, n1 < n2, obtém-se o gráfico de coeficientes de reflexão de potência (em função do ângulo de incidência), para polarizações perpendicular (⊥) e paralela (//), mostrado na figura 4. Como se observa, r//<r⊥ ao longo de toda a faixa 0<θi<90°. Em particular, existe um ângulo θB no qual r// torna-se nulo – o ângulo de Brewster.