Reflex~zo Da Luz

1. Reflexão e Refração da Luz

1 OBJETIVOS

Verificar as leis da reflexão de um feixe de luz por espelhos planos e espelhos cilíndricos e as leis da refração por uma lente óptica.

⦁ Verificar o princípio de propagação retilínea da luz.

⦁ Determinar o índice de refração do material acrílico de uma lente.

⦁ Determinar o ângulo limite para Reflexão Interna Total.

2 MATERIAL UTILIZADO

Banco óptico, fonte de luz, disco graduado ("Ray Table Degree Scale") e respectiva base, acessórios tipo fenda única ("Slit Mask") e múltipla ("Slit Plate") e respectivos suportes para o banco óptico, acessório Anteparo ("Viewing Screen"), suporte específico para ser usado sobre o disco graduado, lente cilíndrica ("Cylindl'ical Lens"), espelho óptico, lente de raios paralelos.

3 ROTEIRO DE ESTUDOS

1. Escreva a lei da reflexão.

RESPOSTA: Reflexão é o retorno de um raio incidente para o meio do qual o raio é proveniente, ao atingir a superfície. (ver figura)

2. Quais são os dois fatos experimentais descritos na lei da reflexão?

RESPOSTA: 1 – raio incidente, raio refletido e a normal são coplanares.

2 – o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (θi = θr).

3. Defina refração da luz.

RESPOSTA: Refração é a passagem de um feixe de luz de um meio para outro. Caso o raio incida obliquamente na superfície, o raio refratado mudará de direção, o que não ocorrerá se o raio incidente for perpendicular a superfície.

4. Expresse a lei da refração (lei de Snell) e identifique cada grandeza envolvida.

RESPOSTA: n1senθi = n2senθr, onde n1 = índice de refração do meio 1, n2 = índice de refração do meio 2. Se o raio passar de um meio MENOS refringente (n1<n2 e θi>θr) para um MAIS refringente, o raio refratado se APROXIMA da normal. Se o raio passar de um meio MAIS refringente (n1>n2 e θi<θr) para um MENOS refringente, o raio refratado se AFASTA da normal.

5. O que é reflexão interna total?

RESPOSTA: RIT é quando um raio se propaga de um meio MAIS refringente para um meio MENOS refringente, com um ângulo de incidência superior a um certo ângulo limite. Todo feixe de luz incidente é refletido. Para o ângulo crítico (limite) o raio refratado é paralelo à superfície (perpendicular a normal).

6. Qual é a expressão que define o ângulo crítico na reflexão interna total?

RESPOSTA: Para que ocorra a RIT, o ângulo de incidência deve ser maior que o ângulo limite (ou crítico): nmaiorsenθc = nmenorsen90° → senθc = nmenor/nmaior

7. Para ocorrer reflexão interna total, ao incidir numa interface, a luz deve estar no meio de maior ou menor índice de refração?

RESPOSTA: O feixe de luz deve passar de um meio MAIS refringente (nmaior) para um MENOS refringente (nmenor).

8. Cite três situações do cotidiano onde os fenômenos estudados estão envolvidos e são relevantes.

RESPOSTA: Fibra óptica, miragem e arco-íris.

4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

REFLEXÁO EM ESPELHOS PLANOS

⦁ Monte o equipamento conforme a Figura 1.

⦁ Ajuste os componentes sobre o banco óptico, tal que um feixe de luz fique alinhado com a reta do disco graduado denominada "NORMAL", Se for necessário, use o botão que está localizado na parte superior da fonte de luz para alinhar adequadamente o filamento da lâmpada.

⦁ Sobre o disco graduado coloque o Espelho Óptico conforme a Figura 2.

⦁ Com cuidado, alinhe a superficie plana do espelho formando um ângulo de 90° com a reta "NORMAL" do disco graduado, ficando completamente alinhada sobre a outra reta do disco - "COMPONENT'.

⦁ Gire o disco graduado e observe o feixe de luz.

⦁ Meça os ângulos de incidência e de reflexão com relação à reta "NORMAL".

⦁ Preencha a Tabela 1 e responda as questões da Análise de Resultados.

TABELA 1 - Ângulos de incidência e reflexão.

Âng. de incidência Áng. de reflexão

0°

10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

REFLEXÃO EM ESPELHOS CILÍNDRICOS

⦁ Monte o equipamento conforme a Figura 1.

⦁ Ajuste os componentes sobre o banco óptico, tal que um feixe de luz fique alinhado com a reta do disco graduado denominada "NORMAL". Se for necessário, use o botão que está localizado na parte superior da fonte de luz para alinhar adequadamente o filamento da lâmpada.

⦁ Sobre o disco graduado coloque o Espelho Óptico.

⦁ Com cuidado, alinhe a parte central da superfície convexa do espelho formando um ângulo de 90° com a reta "NORMAL" do disco graduado, ficando alinhada tangencialmente com a reta denominada "COMPONENT".

⦁ Gire o disco graduado e observe o feixe de luz.

⦁ Meça os ângulos de incidência e de reflexão com relação à reta "NORMAL".

⦁ Repita para a superficie côncava do espelho