5 - Dioptros planos/prisma: Experimentos

5.1 - Refração da luz num bloco de acrílico
5.2 - Prismas / Desvio mínimo
5.3 - Prismas de reflexão total
5.4 - Prismas / Espectro da luz branca
5.5 - Disco de Newton

Objetivo: Observar o desvio de trajetória de um feixe de luz ao passar por um bloco acrílico de faces paralelas.

Material:

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• diafragma com fenda única estreita;
• plataforma;
• bloco acrílico de faces paralelas;
• transferidor;
• folha de papel branco;
• fita adesiva.

• Fixe uma folha de papel com fita adesiva sobre a plataforma.
• Monte o equipamento conforme a Figura 5.9.




Figura 5.9 - Disposição, sobre o trilho ótico, da fonte de luz, da fenda única e do bloco de faces paralelas sobre a plataforma
 

• Faça o feixe de luz incidir sobre o bloco de acrílico, com um ângulo de incidência qualquer, conforme mostra a Figura 5.3.
• Apoie o bloco sobre a plataforma e trace o seu contorno sobre o papel.
• Marque alguns pontos na direção dos feixes incidente e refratado.
• Retire o bloco da plataforma.
• Marque sobre o papel a trajetória do feixe de luz.
• Prolongue, com um tracejado, a trajetória do feixe incidente.
• Com uma régua, meça o desvio sofrido pelo feixe de luz (a distância entre o raio refratado e a trajetória do raio incidente).
• Agora, varie o ângulo de incidência e observe o desvio na trajetória do feixe de luz.
• Qual será o desvio se a incidência de luz for normal à superfície, ou seja, se o ângulo de incidência for 0^o?
• Que relação existe entre o ângulo de incidência e o desvio sofrido pelo feixe de luz?

Objetivos:

• Observar o desvio mínimo de um feixe de luz estreito que atravessa um prisma.
• Calcular o índice de refração do prisma a partir da medida do desvio mínimo.

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• diafragma com fenda única estreita;
• plataforma;
• prisma equilátero;
• papel branco;
• fita adesiva.

• Fixe uma folha de papel branco sobre a plataforma.
• Monte o equipamento como na experiência anterior, substituindo o bloco de faces paralelas pelo prisma.
• Procure colocar o prisma no centro da plataforma para facilitar a rotação do mesmo.
• Observe que, ao atravessar o prisma, o feixe de luz é desviado de sua trajetória inicial.
• Observe que esse desvio não é constante, mas depende do ângulo de incidência.
• Faça isso girando a plataforma com o prisma e observando o feixe emergente.
• Varie o ângulo de incidência de modo a conseguir o menor desvio possível (o desvio mínimo).
• Na condição de desvio mínimo, marque sobre o papel alguns pontos sobre a trajetória dos feixes incidente e refratado.
• Em seguida, desenhe o contorno do prisma.
• Retire o prisma da plataforma e trace a trajetória do feixe de luz.
• Com um tracejado, prolongue os feixes incidente e refratado até que eles se cruzem.
• Utilizando um transferidor, meça o ângulo (_m) de desvio mínimo (ângulo entre o raio incidente e o refratado).
• Determine o índice de refração do material através da Equação 5.22, que relaciona o índice de refração, o desvio mínimo e a abertura do prisma.
• Compare seus resultados com os valores encontrados na literatura.

Objetivo: Observar a reflexão total da luz dentro de um prisma.

Material:

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• diafragma com dupla fenda;
• plataforma;
• prisma com abertura de 90^o (ângulo reto);
• folha de papel branco;
• fita adesiva.

• Monte o equipamento como na experiência anterior, trocando o prisma equilátero pelo de abertura de 90^o (esse tipo de prisma é utilizado em diversos instrumentos óticos, como por exemplo, o binóculo).
• Troque também o diafragma de fenda única pelo de dupla fenda.
• Gire a plataforma e faça o feixe de luz incidir sobre a hipotenusa do prisma (Figura 5.8b).
• Agora, faça o feixe de luz incidir perpendicularmente a um dos catetos do prisma (Figura 5.8a).
• Coloque um segundo prisma conforme mostra a Figura 5.10.
• Observe que, nesse caso, a trajetória dos raios é apenas deslocada de sua direção inicial (esse princípio é utilizado na construção de periscópios).

 

 


Figura 5.10 - Reflexão total da luz em dois prismas de abertura de 90^o (esquema de um periscópio).

Objetivo:Observar a dispersão das cores da luz branca através de um prisma.

Material:

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• diafragma com fenda única larga;
• plataforma;
• prisma equilátero;
• anteparo
• folha de papel branco;
• fita adesiva.

• Fixe com fita adesiva, uma folha de papel branco sobre a plataforma e outra sobre o anteparo.
• Monte o equipamento conforme a Figura 5.11.

 

 


Figura 5.11 - Disposição da fonte de luz, da fenda única e da plataforma com o prisma sobre o trilho ótico, e do anteparo ao lado do trilho ótico.
 

• Observe, sobre a plataforma, a trajetória do feixe de luz que emerge do prisma.
• Coloque o anteparo fora do trilho, na direção do feixe emergente, a uns 30 cm do prisma (Figura 5.12).


Figura 5.12 -: Disposição do anteparo em relação ao trilho ótico
 
• Projete o feixe de luz emergente do prisma sobre o anteparo e observe o espectro da luz branca.
• Quantas cores você consegue distinguir?
• Compare o seu resultado com o de seus colegas.
• Que cor sofre maior desvio angular, em relação ao feixe incidente?
• Para qual cor o índice de refração do prisma é menor?
• Compare os resultados com os de outros colegas.

Objetivo:Observar a composição de cores a partir de componentes primárias.

Material: Três piões em forma de disco colorido.

Procedimento:

• Gire os piões de duas cores.
• Ao girar cada pião, quantas cores você enxerga?
• Procure explicar o por quê.
• Agora, gire o pião com várias (sete) cores.
• O que você obteve?
• Como você explica esse resultado? (compare com a experiência anterior)