Calculadora com Velocidade da Luz (E=mc²)
Aplica fórmulas envolvendo c (velocidade da luz): equivalência massa-energia (E=mc²) e tempo de viagem da luz por uma distância.
Velocidade da luz em um meio: v = c / n
No vácuo a velocidade da luz é c = 299.792.458 m/s — valor exato por definição do metro no SI (1983). Em um meio material a luz reduz para v = c / n, onde n é o índice de refração do meio. Valores típicos: ar n ≈ 1,0003 (praticamente c), água 1,33, vidro comum 1,5, diamante 2,42. Ao atravessar a fronteira entre dois meios, a luz se desvia — refração — seguindo a lei de Snell n₁·sen θ₁ = n₂·sen θ₂. Indo de um meio mais denso para um menos denso além do ângulo crítico, ocorre reflexão total interna, o princípio da fibra óptica. Quando uma partícula carregada se desloca num meio mais rápido que a velocidade local da luz v (menor que c), ela emite a característica radiação Cherenkov azulada vista ao redor do núcleo de reatores nucleares. Exemplo: em uma fibra com n = 1,5, v ≈ 199.861.639 m/s ≈ 200.000 km/s — cerca de 33% mais lenta que no vácuo.
Aplicações
Fibra óptica e telecomunicações: os dados trafegam a ~200.000 km/s dentro do núcleo de sílica, com reflexão total interna pelo ângulo crítico mantendo o sinal confinado. Lentes ópticas: refração em superfícies curvas (câmeras, óculos, microscópios). Espectroscopia: a dispersão em prismas separa comprimentos de onda porque n depende da frequência. Definição SI do metro: o metro é a distância percorrida pela luz no vácuo em 1/299.792.458 de segundo.
Perguntas frequentes
Algo pode ser mais rápido que c? Não pode ser mais rápido que c no vácuo. Mas uma partícula pode ser mais rápida que a luz em um meio (v = c/n) — é exatamente isso que produz a radiação Cherenkov.
Por que o índice de refração depende do comprimento de onda? Porque n depende de como os elétrons do material respondem à frequência da onda. Isso se chama dispersão e é o que faz um prisma separar a luz branca.
Quantas vezes c é mais rápida que o som? Cerca de um milhão de vezes. O som no ar é ~343 m/s; a luz no vácuo, ~3×10⁸ m/s — aproximadamente 874.000× mais rápida.
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