Pratica 2 parte 2 - Experimento

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Universidade Federal de Pernambuco 
CCEN - Departamento de Física 
Física Experimental 2 – 2020.2 
 
Prática 2 - Parte 1: Experimento 
Otica Geométrica e Polarização da Luz 
Turma: Estudante: Wanderson bezerra dos santos 
Material utilizado: Fonte de luz branca, apontador laser, polarizadores, prendedores de 
papel, tigela transparente e régua 
Estudo da polarização da luz 
Nesta parte nós verificaremos algumas das propriedades da polarização da luz. Para tais 
estudos utilizaremos filmes polarizadores conforme a Figura 1 abaixo. Estes polarizadores 
são utilizados em telas LCD de TV/monitores/smartphones e vêm originalmente com duas 
películas plásticas que protegem as duas faces do polarizador contra riscos e arranhões. 
Como curiosidade, você pode verificar a polarização (ou não) da luz emitida por algumas 
destas telas ao seu redor. Tais películas protetivas atrapalham os experimentos que 
faremos a seguir e devem ser removidas para uma maior eficiência da polarização. 
Remova as películas protetoras e guarde-as. 
 
Figura 1: Películas de filme polarizador (polaróide). Perceba que existe uma orientação 
relativa tal que a intensidade de luz transmitida é máxima, enquanto ao rodar o ângulo 
relativo em 90∘ temos um mínimo de luz transmitida. 
Ângulo de Brewster 
Utilizando luz natural (não polarizada) e variando a orientação relativa dos polarizadores 
podemos apenas saber o ângulo relativo entre os eixos de polarização (por exemplo se 
paralelos ou perpendiculares). No ângulo de Brewster a luz refletida é polarizada, de forma 
que podemos usar este fenômeno para determinar a orientação absoluta do polarizador e o 
índice de refração. A figura 2 mostra a reflexão de uma lâmpada em uma interface água-ar. 
 
Figura 2: Verificando qualitativamente a polarização da luz na reflexão em uma interface 
plana ar-água. Percebam que ao rodar a orientação do polarizador (de H para V) a fração de 
luz transmitida pelo polarizador diminui significativamente. A linha vermelha é uma linha de 
referência que serve para identificar a orientação do eixo de polarização. O diagrama indica 
uma visão lateral do experimento. 
 
Figura 3: Exemplo para a disposição dos elementos utilizados no experimento para medir o 
ângulo de Brewster. 
1. Procure por uma superfície não metálica que reflete luz razoavelmente (como uma 
superfície de vidro/água ou piso encerado). Tente ver a reflexão nesta superfície de uma 
fonte de luz fixa (como uma lâmpada). Veja um exemplo na Figura 2. Não é preciso que 
haja a formação de uma imagem. Posicione-se de forma que o ângulo de incidência seja 
em torno de 45 ∘ ou um pouco maior (não se preocupe com o ângulo exato). Veja como 
a intensidade da luz refletida é modificada ao passar por um polarizador. Veja que há 
uma orientação do polarizador em que há menos luz refletida e outra em que há mais. 
Na orientação de maior transmitância faça a marcação de uma linha paralela à superfície 
refletiva utilizando um objeto metálico (não precisa ser afiado). Exemplo: se a superfície 
é o piso, então trace uma linha horizontal. Faça a marcação em ambos polarizadores. 
Verifique que a luz transmitida é mínima quando ambas as linhas marcadas estão 
perpendiculares. Tais linhas indicam o eixo de polarização da luz transmitida pelo 
polarizador. Comente como realizou tal experimento e realize um registro similar ao da 
figura2. 
Responda abaixo: 
 
 
2. Repita a montagem utilizada para medir o índice de refração por meio da lei de Snell. 
Utilize um polarizador com eixo de polarização paralelo à mesa imediatamente após o 
laser para garantir uma polarização bem definida. Você pode utilizar o prendedor 
de papel para manter o polarizador na vertical. Para visualizar a intensidade da 
luz refletida você também pode utilizar um papel branco orientado na vertical 
com o prendedor de papel. Veja um exemplo na figura 3. Verifique que existe um 
ângulo de incidência na interface ar-água cuja intensidade da luz refletida é mínima. 
Encontre o ângulo de incidência cuja reflexão da luz polarizada horizontalmente é 
mínima, 𝜃1 = 𝜃𝐵 , e repita 10 vezes a medição, com o laser incidindo sobre diferentes 
pontos da tigela. Determine o valor médio de 𝜃𝐵 e o erro padrão associado. 
Tire uma foto (ou mais) do seu aparato experimental. É necessário que na foto 
apareça um documento oficial seu com foto. Responda abaixo: 
 
 
 
 
3. Ainda incidindo o laser no ângulo de Brewster, meça o ângulo 𝜃2 formado pelo feixe 
refratado e a normal. Verifique que 𝜃1 + 𝜃2 =
𝜋
2
 no ângulo de Brewster e utilize este 
fato para determinar o índice de refração da água. 
Responda abaixo: 
 SABENDO DA RELAÇÃO , N2 SENDO O ÍNDICE DE REFRAÇÃO DA 
AGUA, N1 SENDO O INDICE DE REFRAÇÃO DO AR QUE É 1,0003 E SABENDO O 
ÂNGULO DE BREWSTER 52,39°±3,17 (0,914378 rad) CALCULADO ATRAVÉS DO 
EXPERIMENTO, E VALOR DA SUA TANGENTE,1,298058... BASTA SUBSTITUIR NA 
EQUAÇÃO E ENCONTRAREMOS: 
N2=1,298±0,053 
 
Lentes e imagens 
Nesta seção será estudada a formação de imagens reais com uma lente. O estudante 
também terá a oportunidade de projetar um microscópico. 
Formação de imagens com uma lente cilíndrica 
1. Vamos explorar um copo com simetria cilíndrica (ou uma garrafa PET) como uma 
lente cilíndrica. Primeiro, faça o desenho de duas setas, uma na direção horizontal e 
outra na direção vertical. Posicione o desenho atrás do recipiente e descreva o que é 
observado ao aproximar ou afastar o papel do copo. Como podemos estimar o foco da 
lente através dessa montagem? Considere a posição da lente equivalente ao copo como 
posicionada em seu centro. 
Responda abaixo: 
Ocorre uma inversão da imagem devido ao cruzamento dos feiches de luz que 
passam no sentido horizontal, porém a seta que está na vertical permanece 
apontando na mesma direção, porque além de ser simétrica e devido ao formato 
da garrafa que verticalmente não tem concavidade, diferentemente se olhar de 
forma horizontal na qual irá ocorrer um cruzamento dos feiches de luz. 
 
 
 
 
2. Podemos estudar a formação de imagem por uma lente convergente delgada num 
anteparo, como descrito na Fig. [Lente_1]. Neste exemplo, a distância objeto-lente é 𝑠, a 
distância lente-imagem é 𝑠′, e a distância focal 𝐹. Tais distâncias estão relacionadas 
pela equação da lente. Inspirados nessa montagem, vamos agora determinar a 
distância focal do seu recipiente com água. Note que ao invés do objeto, incidiremos 
sobre o nosso recipiente com uma fonte de luz LED branca. Coloque o anteparo e o 
copo em posições fixas e movendo a fonte de luz na direção do eixo ótico ache a 
distância em que a imagem nítida é formada. Como sabemos quando de fato é a 
imagem correta? Anote 𝑠 e 𝑠′ e calcule 𝐹. 
Tire uma foto (ou mais) do seu aparato experimental. É necessário que na foto 
apareça um documento oficial seu com foto. Responda abaixo: 
 Figura 4: Montagem para estudar a formação de imagens por uma lente convergente de 
distância focal F. A distância objeto-lente é 𝑠 e a distância lente-imagem é 𝑠′. 
 
NÓS SABEMOS QUE É A DISTANCIA CORRETA NO PONTO EM QUE O FEICHE DE 
LUZ NA VERTICAL FORMADO NO PAPEL, APÓS A LUZ ATRAVESSAR A LENTE, 
APRESENTA UMA LINHA BEM FOCALIZADA. 
 
 
 
 
 
3. Fixando então a posição da fonte de luz e mantendo o anteparo fixo como 
anteriormente, varie a posição da lente ao longo do eixo ótico e descubra se consegue 
ver mais uma imagem nítida em outra posição. Anote 𝑠 e 𝑠′ e explique seu resultado. 
Responda abaixo: 
AO MOVER A LENTE PARA MAIS PROXIMO DA FONTE DE LUZ, É POSSIVEL 
OBSERVAR QUE A RETA ANTES FORMADA NO PAPEL, POSSUI PONTO DE FOCO, 
PORÉM BEM MAIS EXPESSA, E ISSO ESTÁ DIRETAMENTE LECAIONADA COM A 
RELAÇÃO DE MAGNITUDE, “AMPLIAÇÃO”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Repita o procedimento do item 3 para dez diferentes 𝑠 fixos. Anote as distâncias 𝑠′ 
correspondentes. Faça um gráfico de 𝑠𝑠′ versus 𝑠 + 𝑠′ e ajuste uma reta para 
determinar a distância focal da lente. Estime a suaincerteza a partir dos parâmetros 
de ajuste. 
Responda abaixo: 
 
ANALISANDO (S*S’)/(S+S’)=F, para todos os pares de pontos e calculando a 
media ± desvio padrão, obtivemos f= 5,75±0,18 cm