4 - Refração:
Experimentos
4.1
- Semi-cilindro de acrílico / Refração da luz
4.2
- Semi-cilindro de acrílico / Reflexão total
4.1
- Semi-cilindro de acrílico / Refração da luz
Objetivos:
Material:
-
Trilho ótico;
-
fonte de luz;
-
diafragma com fenda única
estreita;
-
plataforma;
-
semi-cilindro de acrílico;
-
folha de papel branco;
-
fita adesiva;
-
transferidor.
Procedimento:
-
Fixe, com fita adesiva, uma
folha de papel branco sobre a plataforma.
-
Procure marcar sobre o papel
o centro da plataforma.
-
Disponha todo o material conforme
a Figura 4.13.
Figura 4.13: Disposição,
sobre o trilho ótico, da fonte de luz, da fenda única estreita
e do semicilindro acrílico sobre a plataforma
-
O centro do semicilindro deve
coincidir com o centro da plataforma.
-
Faça com que o feixe
de luz incida no semicilindro, conforme o esquema da Figura 4.14.
Figura 4.14: O raio de luz
incide em direção ao centro do semicilindro
-
Certifique-se de que o feixe
de luz incidirá em direção ao centro do semicilindro.
-
Risque o contorno do semicilindro
sobre a folha de papel.
-
Marque alguns pontos na direção
dos raios incidente e refratado.
-
Retire o semicilindro da plataforma.
-
Trace a trajetória do
feixe de luz.
-
Trace a reta normal à
superfície plana, no centro do semicilindro.
-
Trace também a reta normal
à superfície cilíndrica, no ponto onde a luz sai acrílico.
-
Por que não há
variação na direção da trajetória da
luz na superfície cilíndrica do acrílico?
-
Com o transferidor, meça
os ângulos de incidência (
1)e
de refração (2),
na superfície plana.
-
Utilizando a lei
de Snell, calcule o índice de refração para o
acrílico.
-
Agora, repita a experiência
para diferentes ângulos de incidência (pelo menos 3 valores)
e calcule o valor médio do índice de refração.
-
Quanto maior o número
de medidas, melhor a precisão do resultado.
-
Preencha a Tabela 4.1 com os
resultados obtidos.
-
Agora, faça um gráfico
de sen(1)
em função de sen(2).
-
Trace a melhor reta entre os
pontos que você obteve no gráfico.
-
A inclinação da
reta obtida deverá ser igual ao índice de refração
(n) do acrílico. Por quê?
-
Compare este resultado com aquele
que você calculou o valor médio.
-
Compare ambos os resultados
com os valores encontrados na literatura (provavelmente eles não
estarão exatamente iguais, por causa dos erros experimentais).
-
Utilize o índice de refração
que você obteve e calcule a velocidade da luz dentro do acrílico
(considere c = 3 x 105 Km/s).
-
Quantos por cento a velocidade
da luz diminui quando a luz passa do ar para o acrílico?
-
Agora, gire a plataforma fazendo
o feixe de luz incidir na superfície plana do acrílico, no
sentido contrário dos raios refratados inicialmente.
-
Você deverá observar
o princípio da reversibilidade
dos raios de luz.
-
Compare os resultados com os
dos outros colegas.
Objetivos:Observar
a reflexão total da luz dentro
do acrílico.
Material:
-
Trilho ótico;
-
fonte de luz;
-
diafragma com fenda única
estreita;
-
plataforma;
-
semi-cilindro de acrílico;
-
folha de papel branco;
-
fita adesiva e transferidor.
Procedimento:
-
Monte o experimento como no
caso da experiência anterior e faça o raio luz de incidir
na superfície cilíndrica do semicilindro de acrílico.
-
Gire lentamente a plataforma
de modo que o ângulo de incidência (e também o de refração)
aumente.
-
Acima de um determinado ângulo,
denominado ângulo limite (L),
não ocorrerá mais a refração, mas apenas a
reflexão total da luz dentro do material. Verifique.
-
Para o ângulo de incidência
igual ao ângulo limite (1
= L), o feixe de luz sairá do acrílico tangenciando
a superfície plana do semicilindro (2
= 90o). Verifique.
-
Meça o ângulo limite
(L) para o acrílico, com o transferidor (o ângulo limite
é importante para muitas aplicações tecnológicas,
como por exemplo, a fibra ótica).
-
Agora, considere o índice
de refração do acrílico e utilize a lei
de Snell para calcular o ângulo limite do material.
-
Em seguida, compare o resultado
desse cálculo com o valor medido através do transferidor.