Física Experimental II Óptica Relatório – Espelhos Planos

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Mas, quando a incidência da luz se dá num ângulo de 0° com a normal no ponto de incidência, não há mudança na direção.

Um exemplo prático da difração é verificado quando se toma algum tipo de líquido transparente com o auxílio de um canudo. Ao olharmos para a parte do canudo que se encontra imersa no líquido, temos a impressão de que tal objeto está “quebrado”, mas não é necessariamente isto que ocorre. O que acontece é que o ar e o líquido possuem características de transmissão da luz diferentes. Este é o fenômeno conhecido como refração.

Os meios de propagação possuem uma característica própria quanto à transmissão de luz, tal índice é denominado de Índice de Refração.

Índice de refração é uma grandeza que expressa à velocidade que a luz possui num determinado meio de transmissão e é definido por: [pic 4], onde c é a velocidade da luz no vácuo e v é a velocidade da luz no meio em questão. É válido ressaltar que o índice de refração depende do comprimento de onda da luz. Este é o chamado índice de refração absoluto, mas geralmente, como o fenômeno envolve dois meios, é costume definir-se o índice de refração relativo entre os meios envolvidos. Este índice é obtido através da razão entre os índices destes meios. Por exemplo, se quisermos saber o índice de refração do meio A em relação ao meio B, fazemos: [pic 5].

Através da propriedade de que os raios de incidência, a normal e o raio de refração estão em um mesmo plano, ou seja, são coplanares, a relação abaixo é válida:

[pic 6]

Esta é a chamada Lei de Snell-Descartes.

Trabalharemos também com um objeto chamado de Dióptro, que nada mais é que o conjunto de dois meios homogêneos e transparentes separados por uma superfície plana.

Através de estudos realizados neste sentido, concluiu-se que na lamina de faces paralelas, sendo iguais os meios externos, o raio emergente é paralelo ao raio incidente, ocorrendo apenas um desvio (d) lateral (translação) do raio luminoso ao atravessar a lâmina.

Um elemento ótico hoje em dia bastante falado é a Fibra Ótica. Fibras ópticas são “fios de vidro”, amplamente utilizados nas telecomunicações e seu funcionamento é simples: cada filamento constituinte de uma fibra óptica é formado basicamente de um núcleo central de vidro com índice de refração elevado e de uma casca envolvente feita de vidro com índice de refração menor.

Seu funcionamento ocorre da seguinte forma: o feixe de luz que penetra no filamento sofre sucessivas reflexões totais na superfície de separação entre os dois tipos de vidro, assim vai caminhando, podendo percorrer dessa forma até milhares de quilômetros, devido à baixa perda de energia. Por isso, modulada de modo conveniente, essa luz pode ser transformada em sinal elétrico, sonoro ou luminoso conforme a informação transmitida.

A reflexão interna total é o mais importante conceito físico que se aplica numa fibra ótica, pois é nisto que se baseia o princípio de transmissão de todas as fibras. Porém, se o ângulo do raio refratado tende a 90º, isto pode comprometer a transmissão, este ângulo é então chamado de ângulo crítico.

Uma fibra óptica é um capilar formado por materiais cristalinos e homogêneos, transparentes o bastante para guiar um feixe de luz (visível ou infravermelho) através de um trajeto qualquer. As estruturas básicas desses capilares são cilindros concêntricos com determinadas espessuras e com índices de refração tais que permitam o fenômeno da reflexão interna total. O centro da fibra é chamado de núcleo e a região externa é chamada de casca. Para que ocorra o fenômeno da reflexão interna total é necessário que o índice de refração do núcleo seja maior que o índice de refração da casca, pois a reflexão total ocorre quando o sentido de propagação da luz for do meio mais refringente para o menos refringente.

Introdução experimental:

O experimento foi realizado da seguinte maneira:

- Primeiramente ajustamos o material utilizado, calibramos o aparelho e em seguida Colocamos a lente de acrílico no painel, definimos alguns ângulos de incidência do feixe de luz originado pela lanterna policromática e conseguimos observar o ângulo de reflexão e de refração e o ângulo critico.

- Montamos uma tabela e de acordo com os resultados obtidos utilizamos a fórmula da Lei de Snell:[pic 7],para encontrar o indice de refração medio experimental do acrilico e comparar com o indice teorico.

Materiais utilizados:

- Painel óptico com medida de graduação;

- Lanterna policromática;

- Lente plano convexa de 4 dioptrias;

- Lente plano convexa de 8 dioptrias;

- Multidiafragma;

- Lente de acrílico meia lua.

Resultados:

Incidência

Reflexão

Refração

N2

Gabriel

40°

40°

25°

1,5209

60°

60°

35°

1,5098

Ana Paula

30°

30°

20°

1,4619

50°

50°

30°

1,5320

Phellipe

70°

70°

38°

1,5263

75°

75°