O fenômeno que você está descrevendo é um princípio fundamental na óptica chamada Lei de Snell . Eis por que um raio refratado se move em direção ao normal quando se passa de um meio mais raro para um meio mais denso:

1. Velocidade da luz:

* meio mais raro: A luz viaja mais rápido em um meio mais raro (como o ar).
* Médio mais denso: A luz viaja mais devagar em um meio mais denso (como água ou vidro).

2. Frontes de ondas:

* A luz viaja em ondas. As frentes de onda (cristas ou calhas) são perpendiculares à direção da propagação da luz.

3. Interação no limite:

* Quando a luz entra em um meio mais denso, as frentes de onda encontram uma mudança na velocidade. A parte da frente de onda que entra no meio mais densa diminui primeiro, enquanto o restante da frente de onda ainda está viajando a uma velocidade mais alta no meio mais raro.

4. Flexão:

* Essa diferença de velocidade faz com que a frente de onda se dobre ou refrace no limite. Como a frente de onda diminui o meio mais denso, ele se dobra * em direção à linha normal.

5. Lei de Snell:

Essa flexão é descrita matematicamente pela lei de Snell:

* n₁sinθ₁ =n₂sinθ₂

Onde:
* n₁ e n₂ são os índices de refração dos dois meios.
* θ₁ é o ângulo de incidência (ângulo entre o raio incidente e o normal).
* θ₂ é o ângulo de refração (ângulo entre o raio refratado e o normal).

Como o índice de refração (n) é maior para o meio mais denso, o ângulo de refração (θ₂) será menor que o ângulo de incidência (θ₁), o que significa que o raio refratado se curva para o normal.

Analogia:

Imagine um carro dirigindo em uma estrada suave (meio mais raro) e, de repente, atingindo um pedaço de lama (meio mais denso). As rodas do lado enlameado desacelerarão, fazendo com que o carro gire levemente na direção da lama. Isso é semelhante à forma como a luz se inclina para o normal ao entrar em um meio mais denso.