Reflexão e refração da luz

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EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
Nome: Henrique Andrade Cunha de 
Azevedo. 
Karen Vitoria de Andrade 
Gomes. 
Matrícula: 2020052991 
2020083684 
 
 Dados Experimentais: 
 
sen (Θ 1) 
 sen (Θ 2) 
0,174 0,131 
0,342 0,242 
0,5 0,342 
0,643 0,423 
0,766 0,530 
0,866 0,609 
0,940 0,676 
0,985 0,707 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
 
TÍTULO DO EXPERIMENTO: 
 Experimento 5 – Refração e Reflexão da Luz. 
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. 
MATERIAL UTILIZADO: 
 Laser He-Ne; 
 Fenda; 
 Fonte de luz branca; 
 Prisma semicircular com base; 
 Prisma triangular com base; 
 Dois anteparos; 
 Trilho para montagem – Dois anteparos. 
PROCEDIMENTOS: 
PARTE1 – LEI DE SNELL – DESCARTES 
Iniciou o procedimento do experimento determinando o índice de refração do acrílico através da Lei 
De Snell. No caso deste experimento, tinha-se um laser que incidia sobre um semicírculo de acrílico 
iniciando em uma superfície plana que em seguida foi rotacionada. Observou que para um ângulo 
de incidência zero, obteve um ângulo de saída zero. Foi girado o prisma e mediu-se os ângulos de 
incidência Ө1 e de refração Ө2,, 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 𝑛1. 𝑠𝑒𝑛Ө1 = 𝑛2. 𝑠𝑒𝑛Ө2, obteve- o índice 
de refração do prisma. 
PARTE2 - 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 plano. Girou-se lentamente o prisma e localizou-
se os feixes refratado e refletido utilizando-se os anteparos giratórios 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 Өc = 𝑠𝑒𝑛−1
1
𝑛2
. 
 
 
EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
DISPERSÃO DA LUZ 
Colocou-se o anteparo graduado alinhado a 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° (aprox. 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 (Ө2 = 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: 
 
 
QUESTÕES DO ROTEIRO: 
 
EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Determinação do índice de refração do meio: 
Através da análise gráfica, e uma simples interpolação, é possível determinar o índice de refração 
do meio, e compará-lo ao resultado obtido pela Lei de Snell-Descartes 
Sendo assim, tem-se que: 
sen (Θ1) = n2sen (Θ2) (Assumindo que n1 = 1) 
x = ay 
y = xa-1 
 
EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
 
Pelo gráfico, tem-se que A = (0,7119 ± 0,0003), logo: 
 
n2 = 1/A 
n2 = 1/(0,7119) 
n2 = 1,40469 
 
Para sua incerteza, tem-se que: 
Δn2 = [(∂n2/∂A)2(ΔA)2]1/2 
Δn2 = [(-1/(A)2)2(ΔA)2]1/2 
Δn2 = [(-1/(0,7119)2)2(0,0003)2]1/2 
Δn2 = 0,0006 
 
n2 = (1,4046 ± 0,0006) 
 
Pela Lei de Snell-Descartes, tem-se que: 
n1sen(Θ1) = n2sen(Θ2) 
1,0003 (0,174) = n2 (0,131) 
n2 = 1,3286 
 
Erro percentual comparativo: 
 
1-(1,3286/1,4046) x 100% = 5,42% 
 
Determinação do índice de refração a partir do ângulo crítico: 
 
Θc = sen-1(1/n2) 
0,785 = arcsen(1/n2) 
n2 = 1,415 
 
Dispersão da luz branca: 
Cálculo do índice de refração de cada faixa de luz, assumindo n1=1 
 
Vermelho 
sen (Θ1) = n2sen (Θ2) 
sen (86o) = n2sen (45o) 
n2= 1,5356 
 
 
Amarelo 
sen (Θ1) = n2sen (Θ2) 
sen (87o) = n2sen (45o) 
n2= 1,5374 
 
EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ 
 
 
Verde 
sen (Θ1) = n2sen (Θ2) 
sen (87,5o) = n2sen (45o) 
n2= 1,5380 
 
Azul 
sen (Θ1) = n2sen (Θ2) 
sen (88o) = n2sen (45o) 
n2= 1,5386 
 
Violeta 
sen (Θ1) = n2sen (Θ2) 
sen (89o) = n2sen (45o) 
n2= 1,5393 
 
 Sendo assim, é possível observar que quanto maior o comprimento de onda, menor será seu 
índice de refração. Isso se deve, pois quanto menor o comprimento de onda de um faixa de luz, 
maior será a distorção da distribuição eletrônica, devido à maior energia do feixe. 
 
 
CONCLUSÃO: 
Conseguimos verificar através deste experimento a Lei de Snell-Descartes, atendo-se a possíveis 
falhas ocorridas durantes o procedimento, como erro de leitura pelo operador ou falha do 
equipamento utilizado, que ocasionou uma variação no valor esperado, com taxa de 5,42%. 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 a relação entre o comprimento de onda da luz e seu índice 
de refração. 
 
EXPERIMENTO 5 – REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ