Relatório 5- Refração e reflexão da luz

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REPORT IMPRESSO – EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
 INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFRAÇÃO E REFLEXÃO DA LUZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alunos: José Amâncio Vieira Neto 
Júlia Vitória Monteiro Santos 
 
Docente: Prof. Rogério Paniago 
 
 
 
Relatório apresentado à disciplina de física 
experimetal básica - ótica e ondas do curso 
de química da UFMG 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte, 06 de agosto de 2021 
REPORT IMPRESSO – EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
Grupo: Nome: José Amâncio Vieira Neto Matrícula: 2018048230 
 Nome: Júlia Vitória Monteiro 
Santos 
Matrícula: 201808257 
 
 
Grandezas obtidas experimentalmente: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Valor Valor 
violeta 88° n violeta 1,413 
azul 87,5° n azul 1,413 
verde 86° n verde 1,411 
amarelo 85,5° n amarelo 1,410 
vermelho 85° n vermelho 1,409 
 Valor Incerteza Unidade 
Incl. gráfico 1,58 ± 0,04 
nacrílico – Lei de Snell 1,58 ± 0,04 
crítico 45 ±2 ° 
n acrílico – ang. crítico 1,41 ± 0,06 
 
Data: Hora: IP: 
AVISO: 1) TRANSCREVA ABAIXO DESTA FOLHA SUA TABELA COM RESULTADOS MEDIDOS E O CÁLCULO DA INCERTEZA. 
2) FAÇA UM PEQUENO RELATÓRIO (MÁX. 1 PÁG.) COMO FORAM REALIZADAS AS MEDIDAS E COMENTE SOBRE A 
CONFIABILIDADE DOS RESULTADOS. COMPARE, SE FOR O CASO, COM VALORES DE REFERÊNCIA OU RESULTADOS DE 
OUTROS MÉTODOS SUGERIDOS OU CONHECIDOS. 
REPORT IMPRESSO – EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
1. Título: 
Experimento 5: Refração e Reflexão da Luz. 
2. Objetivo: 
Verificar a lei de Snell-Descartes, determinar o índice de refração do vidro de um prisma e o ângulo crítico 
de reflexão interna total e observar a dispersão da luz branca. 
3. Material: 
 Laser He-Ne 
 Fonte de luz branca 
 Fenda 
 Prisma semicircular com base 
 Prisma triangular ( n ̴ 1,4) com base 
 Trilho para montagem - Dois anteparos 
 Dois anteparos 
4. Procedimento: 
 Lei de Snell-Descartes 
Foi realizada a montagem do equipamento mostrado na Figura 1 abaixo, ajustando-se o laser 
para que incida perpendicularmente sobre superfície plana no centro do prisma semi-circular. 
Fig. 1 – Diagrama para medir os ângulos de reflexão e refração com um prisma semicircular. 
Foi girado o prisma e mediu-se os ângulos de incidência θ1 e de refração θ2 onde foi observado que para 
ângulos muito altos houve certa dispersão, nesse caso aproximou-se o valor da medição para o centro da 
linha de dispersão. Por meio da análise gráfica e, tendo como base a equação de Snell 𝑛1𝑠𝑒𝑛𝛳1 = 𝑛2𝑠𝑒𝑛𝛳2, 
obteve-se o índice de refração do prisma. 
REPORT IMPRESSO – EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
 Reflexão interna total 
Ajustou-se o prisma de modo que o feixe do laser incidisse sobre sua superfície curva, saindo assim 
perpendicularmente pelo centro de sua superfície plana. Girou-se lentamente o prisma e localizou-se os 
feixes refratado e refletido utilizando-se os anteparos giratório e graduado . Continuou girando-se o prisma 
até que o feixe refratado desaparecesse. Determinou-se o ângulo crítico e a partir dele obteve-se o índice 
de refração do prisma através da equação 𝛳𝑐 = 𝑠𝑒𝑛
−1 1
𝑛2
. 
 Dispersão da luz 
Foi realizada a montagem mostrada na Figura 2 abaixo: 
Fig. 2 – Diagrama para a máxima decomposição da luz em um prisma triangular. 
Colocou-se o anteparo graduado alinhado à marca na extremidade da montagem. Acrescentou-se uma lente 
convergente entre a fenda e o prisma e então ligou-se a lâmpada. 
Posicionou-se o prisma triangular de modo que o feixe de luz incidisse perpendicularmente sobre uma de 
suas superfícies e que seu maior lado estivesse a um ângulo de 45° (aproximadamente o ângulo crítico) com 
o feixe incidente, isso porque o índice de refração desse prisma é próximo de 1,4. Girou-se o suporte do 
prisma levemente até que todas as faixas de cores aparecessem no anteparo. Nessa situação a 
decomposição da luz branca foi máxima já que os ângulos de saída estarão próximos de 90°. 
Sabendo-se que o ângulo de incidência no anteparo graduado equivale ao ângulo de saída da luz do prisma 
e desconsiderando a refração na interface ar/vidro (θ 2 =45°), calculou-se o índice de refração para cada 
faixa de luz usando a equação 1. 
Relacionou-se os índices de refração encontrados para cada faixa de cor com seus respectivos comprimentos 
de onda listados na Tabela 1 abaixo: 
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TABELA 1 – Faixa de cor em função do comprimento de onda 
Faixa de Cor Comprimento de Onda (nm) 
Violeta ~415 
Azul ~462,5 
Ciano ~485,5 
Verde ~532,5 
Amarelo ~580 
Laranja ~605 
Vermelho ~685 
Fonte: Roteiro do experimento 5. 
 
5. Resultados e Discussão: 
Para verificar a Lei de Snell-Descartes e com os dados experimentais dos ângulos de incidência (θ1) e de 
refração (θ2) apresentados na TABELA 1, construiu-se o gráfico do seno do ângulo de incidência em função 
do seno do ângulo de refração, mostrado na Figura 3 abaixo: 
 Tabela 2 – Dados obtidos dos ângulos de 
incidência (θ1) e ângulos de refração θ2 
θ1 (°) θ2 (°) 
5.0 4 
10.0 6 
15.0 9 
20.0 12 
25.0 15 
30.0 19 
35.0 21 
40.0 24 
45.0 27 
Θ(reflexão interna total) 
( 45± 2 )° 
Fonte: Desenvolvido pelo autor 
 
O ângulo de refração será sempre menor que o ângulo de incidência, nesse caso, devido a diferença de 
velocidade do feixe de luz ao passar de um meio n1 (ar) para um meio n2 (prisma), pois a velocidade da luz 
no vácuo é maior que a velocidade da luz no meio. E o índice de refração de um material é inversamente 
proporcional à velocidade de propagação da luz no seu interior. A refração ocorre na interface entre o ar e 
a face plana do prisma semicircular, pois o raio refratado está no plano de incidência e tem um ângulo de 
refração θ2 que está relacionado ao ângulo de incidência θ1, de acordo com a Lei de Snell. 
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Gráfico 1 - Gráfico do seno do ângulo de incidência em função do seno do ângulo de refração 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Analisando o gráfico obtido, através do valor do slope (coeficiente angular) da regressão linear, encontra-
se o valor de n2 que é igual ao slope. Assim: 
𝑛2 = 1,58 ± 0,04 
Para determinar o índice de refração do vidro de um prisma utilizou-se o ângulo crítico (ϴc) de reflexão 
interna total encontrado durante o procedimento 𝜃𝑐 = (45 ± 2)°. 
 Valor n2 
𝛳𝑐 = 𝑠𝑒𝑛
−1 (
1
𝑛2
) 
𝑛2 = (
1
𝑠𝑒𝑛 45°
) 
𝑛2 = 1,41 
 Incerteza do valor de n2 
∆𝑛2
𝑛2
= √(
∆𝜃𝑐
𝜃𝑐
)
2
 
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∆𝑛2
𝑛2
= √(
2
45
)
2
 
∆𝑛2
𝑛2
= 0,0444 
∆𝑛2 = 0,06 
𝒏𝟐 = (𝟏, 𝟒𝟏 ± 𝟎, 𝟎𝟔) 
O valor para n2 neste procedimento foi 1,41, diferente do encontrado no procedimento para verificar a Lei 
de Snell, 1,58. Neste procedimento o valor encontrado está dentro do esperado, enquanto ao do 
procedimento anterior observou-se uma diferença que pode ter sido causada por falhas nos equipamentos 
ou erro de leitura do operador. 
Para observar a dispersão da luz branca, calculou-se o índice de refração para cada faixa de luz obtida no 
procedimento, apresentadas na TABELA 2, utilizando a equação 𝑛1𝑠𝑒𝑛𝛳1 = 𝑛2𝑠𝑒𝑛𝛳2. O valor usado para 
ϴ2 foi de 45° devido ao ângulo de incidência no anteparo ser equivalente ao ângulo de saída da luz do 
prisma. 
TABELA 2 - Dados obtidos dos ângulos de saída do 
prisma para faixas de luz 
Faixa de Luz θ (°) 
Vermelho 85 
Amarelo 85.5 
Verde 86 
Azul 87.5 
Violeta 88 
Fonte: próprio autor 
 Vermelho 
𝑛2 = 𝑛1
𝑠𝑒𝑛 𝜃1
𝑠𝑒𝑛 𝜃2
 ∴ 𝑛2 = 1
𝑠𝑒𝑛 85
𝑠𝑒𝑛 45
 ∴ 𝑛2 = 1,409 
 Amarelo 
𝑛2 = 𝑛1
𝑠𝑒𝑛 𝜃1
𝑠𝑒𝑛 𝜃2
 ∴ 𝑛2 = 1
𝑠𝑒𝑛 85,5 
𝑠𝑒𝑛 45
 ∴ 𝑛2 = 1,410 
 Verde 
𝑛2 = 𝑛1
𝑠𝑒𝑛 𝜃1
𝑠𝑒𝑛 𝜃2
 ∴ 𝑛2 = 1
𝑠𝑒𝑛 86 
𝑠𝑒𝑛 45
 ∴ 𝑛2 = 1,411 
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 Azul 
𝑛2 = 𝑛1
𝑠𝑒𝑛 𝜃1
𝑠𝑒𝑛 𝜃2
 ∴ 𝑛2 = 1
𝑠𝑒𝑛 87,5
𝑠𝑒𝑛 45
 ∴ 𝑛2 = 1,413 
 Violeta 
𝑛2 = 𝑛1
𝑠𝑒𝑛 𝜃1
𝑠𝑒𝑛 𝜃2
 ∴ 𝑛2 = 1
𝑠𝑒𝑛 88 
𝑠𝑒𝑛 45
 ∴ 𝑛2 = 1,413 
 
Podemos fazer uma relação entre os índices encontrados e os seus respectivos comprimentos de onda 
disponíveis na TABELA 1, uma vez que, o índice de refração é inversamente proporcional ao comprimento 
de onda, ou seja, quanto maior o comprimento de onda, menor será o seu índice de refração. 
6. Conclusão 
Através deste experimento foi possível verificar a Lei de Snell-Descartes, atendo-se a possíveis falhas 
ocorridas durante o procedimento, como erro na leitura pelo operador ou falha do equipamento utilizado, 
que ocasionou uma variação no valor esperado. Foi possível, também, determinar o valor do índice de 
refração para o prisma sendo, neste caso, o procedimento satisfatório pois o valor ficou dentro do 
esperado. O procedimento da dispersão da luz branca foi satisfatório, pois verificou-se a relação entre o 
comprimento de onda da luz e seu índice de refração. 
 Perguntas da Apostila 
- Explique por que a reflexão interna total só pode ocorrer quando um feixe de luz passa do meio mais 
refringente para o menos refringente. 
Porque a única forma do ângulo de refração ser maior que o ângulo de incidência é que a luz se afaste da 
normal e isso só acontece quando ela sai do meio mais refringente para o menos refringente. 
- Explique por que o ângulo de refração será menor que o ângulo de incidência nesse caso. 
Quando a luz muda de material ela muda também de velocidade. No momento em que a luz acelera ao 
passar de um material para outro, o ângulo de refração é maior que o ângulo de incidência. 
- Explique por que a única refração ocorre na interface entre o ar e a face plana do prisma semicircular. 
Porque a refração é proporcional ao ângulo de afastamento da normal. Na superfície não plana, o ângulo é 
zero (luz é perpendicular à superfície), então não há refração.