Relatório Reflexão Interna Total_Josivaldo Santos

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Fenômenos Ópticos: 
Reflexão Interna Total 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA: Física Experimental 4 
ALUNO: Josivaldo dos Santos 
PROFESSOR: Maria Socorro Seixas Pereira 
CURSO: Física Licenciatura 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Maceió, outubro de 2022 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 
INSTITUTO DE FÍSICA 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 
INSTITUTO DE FÍSICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fenômenos Ópticos: 
 Reflexão Interna Total 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Maceió, outubro de 2022 
Relatório referente ao experimento 
"Reflexão Interna Total", realizado no laboratório 
de Física 4, sob a orientação da professora Maria 
Socorro Seixas Pereira. 
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SUMÁRIO 
 
 
1. Procedimentos Experimentais ................................................................................... 3 
1.1. Índice de refração do Prisma de quartzo a partir da refração do ar. .......................... 3 
1.2. Índice de refração da água a partir da refração do prisma de quartzo. ...................... 4 
2. Discussões e Análise .................................................................................................... 6 
2. Conclusões ................................................................................................................... 6 
3. Bibliografia .................................................................................................................. 7 
4. Anexo ........................................................................................................................... 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Procedimentos Experimentais 
 
1.1. Índice de refração do Prisma de quartzo a partir da refração do ar. 
 
Primeiramente, considerou-se o caso em que a luz se propagava no sentido de um 
meio mais refringente para um meio menos refringente, para que houvesse a reflexão 
total. Ou seja, neste momento era perceptível que a luz incidente atingiu um ângulo limite, 
de tal maneira que a luz refratada fizesse com a normal um ângulo reto, isto é, 90º. 
No experimento, usamos o prisma de quartzo, uma vez que o mesmo possui índice 
de refração maior que o ar, teoricamente, e que desejávamos comprovar isso na prática. 
Note que, o objeto de estudo estava focado nos raios que passavam do quartzo para o ar, 
no maior lado do prisma, que possui a forma de um triângulo equilátero, conforme mostra 
a imagem 1 abaixo: 
 
 Imagem 1: esquema para medir o ângulo limite de um feixe de raio incidindo sobre um prisma de quartzo. 
 
 Fonte: Laboratório física 4 
 
Note que com o máximo valor do ângulo de incidência ‘θi’, para o qual ocorre a 
refração, correspondia à luz emergindo rasante à superfície, isto é, ‘θr’ = 90º com a reta 
normal. Nesse caso, o ângulo de incidência ‘θi’ é denominado de ângulo limite, o qual 
foi indicado pela letra L. 
Aplicou-se a lei de Snell-Descartes para a situação esquematizada na figura 
abaixo, a qual se pode calcular o seno do ângulo limite L: 
 
 
 
 
 
 
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Imagem 2: Esquema para medir o ângulo limite de um feixe de raio incidindo sobre um prisma de quartzo. 
 
 
Fonte: Internet 
 
 
Logo, através da lei de Snell, temos que: 
 
𝑛1 ∗ sin 𝐿 = 𝑛2 ∗ sin 90° (I) 
 
Como o sin 90° = 1, então temos: 
 
 sin 𝐿 =
𝑛2
𝑛1
 (II) 
 
 Portanto com a ajuda de uma régua e um transferidor, mediu-se o valor do ângulo 
limite, onde aplicando o mesmo na equação (I), podemos encontrar o índice de refração 
do meio 1 ‘n1’, nesse caso o índice de refração quartzo. 
 
 
1.2. Índice de refração da água a partir da refração do prisma de quartzo. 
 
 Para essa parte do experimento, utilizou-se uma cuba com água sobre o banco 
óptico, e introduziu-se um prisma de quartzo dentro da mesma, em seguida, posicionou-
se a fonte de luz de maneira que o raio incidente recaísse sobre o prisma de quartzo de 
modo a obter um ângulo limite, cujo raio refletido ficasse na eminência da reflexão total, 
conforme mostra a imagem abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
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Imagem 3: foto que demonstra um feixe de raio incidindo sobre um prisma de quartzo mergulhado em uma 
cuba d’água. 
 
Fonte: Laboratório de física 4 
 
 Desse modo, o esquema abaixo demostra como ficou o experimento após a 
determinação do ângulo limite do raio refletido. 
 
Imagem 4: esquema para medir o ângulo limite de um feixe de raio incidindo sobre um prisma de vidro 
mergulhado em uma cuba d’água 
 
Fonte: Internet 
 
É interessante notar que aqui o meio 1 é mais refringente que o meio 2, daí a 
reflexão total e o ângulo limite, se deram na passagem do raio quando saiu do quartzo 
para a água. Portanto, através das equações (I) e (II) usadas na primeira parte do 
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experimento podemos calcular o índice de refração do meio 2 ‘n2, ou seja, o índice se 
refração da água. 
 
2. Discussões e Análise 
 
Com base nas medições feitas na parte 1 deste experimento, encontramos o ângulo 
limite, na incidencia de um ângulo limete de um feixe de luz (laser) em um prisma de 
quartzo, quando o mesmo está imerso no ar, onde sabemos que seu indece de refração é 
igual a 1, olu seja, n2 = 1. 
Desta forma, encontramos um ângulo limite L=36o, assim de com a equação (I), 
podemos calcular o indice de refração do meio 1, ou seja do quartzo: 
 
𝑛1 ∗ sin 36° = 1 ∗ sin 90° 
𝑛1 =
1
sin 36°
 
𝑛1 ≅ 1,70 
 
 Na parte 2 do experimento, ou seja para calcular o inde de refração da água, de 
modo reciproco foi ultilizado a equação (I), sendo observado que nesse caso a água passa 
a ser o meio de menos indece, ou seja menos refringente que o quartzo. 
 Portanto utilizando o valor do indece de refração do quartzo que encontramos 
anteriormente na parte 1 e usando o ângulo limete L = 62o que foi encontrado, 
substituindo na equação (I), determinaremos o indece de refração da água que utilizamos 
no experimento. 
 
1,70 ∗ sin 62° = 𝑛2 ∗ sin 90° 
 
𝑛2 = 1,70 ∗ sin 62° 
 
𝑛2 ≅ 1,50 
 
 Diante dos resultados obtidos na parte 1 e na parte 2, além de analisar a parte 
teórica da reflexão e refração da luz, podemos dizer que a relação entre o índice de 
refração de um meio e o aspecto ondulatório da luz é a mudança de velocidade com que 
ela irá se propagar nesse meio, pois podemos observar que quando um feixe de luz passa 
de um meio menos refringente para um mais refringente ele sofre um desvio, esse desvio 
é decorrente a mudança de velocidade pela qual ela está se propagando no meio, 
permitindo assim calcularmos os índices de refração dos meios pelo qual ela esteja se 
propagando. 
 
2. Conclusões 
 
Dessa forma, com base nos resultados encontrados, podemos dizer que a 
experiência foi satisfatória, uma vez que nas comparações com outros meios, os índices 
de refrações encontrados, a partir da medição do ângulo limite de incidência, são bem 
próximos daqueles utilizados corriqueiramente no ensino da física, tanto encontrados em 
tabelas nos livros didáticos, quanto nos diversos sites da internet. Além disso, com esse 
experimento pode-se comprovar a lei de Snell-Descartes, com a vasta aplicabilidade da 
relação entre o produto dos senos dos ângulos e seus ângulos de incidência e refringência, 
respectivamente. 
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Levando em consideração a dificuldade de medição visual dos ângulos através do 
transferidor, e também da falta de experiência no uso do esquadro para traçar as retas que 
determinavam o ângulo limite sobre as semi-retas marcadas no prisma, podemos dizer 
que a experiência serviu de base para o aperfeiçoamento tanto dos alunos, quanto para 
possíveis aplicações futuras em sala de aula para o ensino da física, em laboratório. 
 
 
3. Bibliografia 
 
[1] – David Halliday, Robert Resnick e Jearl Walker. Fundamentos de Física. 
Volume 4. 4ª Edição. Editora de Livros Técnicos e Científicos (LTC). 
 
[2] – RaymondA. Serway e John W. Jewett Jr. Princípios de Física. Volume 4 – 
Óptica e Física Moderna. 3ª Edição. Editora Thomson. 
 
[3] – Sears & Zemansky. Física IV – Óptica e Física Moderna. 12ª Edição. Editora 
Pearson – Addison Wesley. 
 
 
 
 
 
4. Anexo 
 
 
Fonte: Laboratório de Física 4 
 8 
 
Fonte: Laboratório de Física 4 
 
 
Fonte: Laboratório de Física 4 
 
 
Fonte: Laboratório de Física 4 
 9 
 
Fonte: Laboratório de Física 4 
 
 
Fonte: Laboratório de Física 4