Interferência, Difração e Polarização da Luz_relatorio3

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Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) 
Centro de Ciência e Tecnologia (CCT) 
Unidade Acadêmica de Física (UAF) 
Laboratório de Óptica, Eletricidade e Magnetismo 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório 3 
Interferência, Difração e 
Polarização da Luz 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno(a): André Medeiros Matrícula: 111111111 
Turma: 1 Professor: Marcos Gama Nota: 
 
Janeiro de 2023 
Campina Grande/PB 
INTRODUÇÃO 
É chamado de difração o fenômeno em que há o encurvamento sofrido pelos 
raios de onda quando esta encontra obstáculos à propagação. Ao invés de ficarem 
confinadas neste ponto, as ondas voltam a se espalhar abertamente, após superar esse 
obstáculo. 
 
Interferência pode ser definida como o fenômeno que acontece quando duas 
ondas superpõem-se na mesma região do espaço, que resulta em outra onda com 
intensidade diferente determinada pela soma algébrica das ondas que chegam ao ponto, 
seguindo assim o Princípio da Superposição, definido por Young. 
 
A luz é um tipo de onda eletromagnética visível, formada pela propagação em 
conjunto de um campo elétrico e um magnético. Como é característico da radiação 
eletromagnética, a luz pode propagar-se através de diversos meios e sofrer alterações de 
velocidade ao passar de um meio de propagação para outro. 
 
 
OBJETIVOS 
Com o objetivo de pôr em prática os conceitos aprendidos em sala de aula, este 
relatório tem o objetivo à descrição dos experimentos voltados à interferência, difração 
e polarização da luz de forma a comprovar as teorias e fórmulas a respeito desse 
assunto. 
 
MATERIAIS UTILIZADOS 
• Fonte de luz branca 12𝑉 – 21𝑊, chave liga-desliga, alimentação bivolt e 
sistema de posicionamento do filamento; 
• Base metálica 8𝑥7073𝑐𝑚 com duas mantas magnéticas e escala lateral de 
700𝑚𝑚; 
• Diafragma com uma fenda; 
• Lente de vidro convergente biconvexa com ∅ 50 mm, DF 50 mm, em moldura 
plástica com fixação magnética; 
• Lente de vidro biconvexa com ∅ 50 mm, DF 100 mm, em moldura plástica com 
fixação magnética; 
• 05 cavaleiros metálicos; 
• Rede de difração 500 fendas/mm em moldura plástica com fixação magnética; 
• Lente de vidro convergente plano-convexa com ∅ 60 mm, DF 120 mm, em 
moldura plástica com fixação magnética; 
• 02 Polaroides em moldura plástica com fixação magnética; 
• Suporte para disco giratório; 
• Disco giratório ∅ 23 mm com escala angular e subdivisões de 1º; 
• Trena de 2𝑚; 
• Anteparo para projeção com fixador magnético 
• Régua milimetrada – 150 𝑚𝑚 + 150𝑚𝑚; 
PROCEDIMENTOS E COLETA E ANÁLISE DE DADOS 
Após a divisão da turma em equipes foi dado inicio ao experimento, seguindo as 
instruções da apostila para montagem e realização da experiência adequadamente. 
 
1. Determinação do Comprimento de Onda da Luz 
O equipamento foi montado conforme a figura (4-13) da apostila. Foi colocado na 
frente da fonte luminosa e a 4cm, uma lente convergente de distância focal de 𝑓 = 5𝑐𝑚 
para iluminar a fenda. Foi utilizada uma lente convergente de distância focal 10𝑐𝑚 para 
projetar a fenda no anteparo, a qual foi ajustada a posição para que a fenda projetada 
ficasse bem nítida. Além disso, foi colocada a rede de difração na frente da lente para 
que o espectro ficasse bem nítido. Foi ajustada a posição da rede de difração para que 
ficasse a 14𝑐𝑚 (𝑎 = 0,140) do anteparo de projeção e a distância do centro da cada cor 
até o centro da fenda projetada foi medida, completando a Tabela I que será apresentada 
posteriormente. 
Após serem medidas as distâncias 𝑋 e 𝑎 para a radiação vermelha e obtemos os 
valores de 𝑋 = 4,4𝑐𝑚 e 𝑎 = 14𝑐𝑚. Calculamos a constante da rede de difração que 
tem 1000 linhas por milímetro e encontramos o valor de 𝐷 = 2,0𝑛𝑚 (10−9𝑚). 
O resultado foi obtido a partir da seguinte fórmula: 
ℷ =
𝐷𝑋
√(𝑎2 + 𝑋2)
 
O comprimento de onda da radiação vermelha foi calculado e definido como ℷ =
599,7 𝑥 10−9𝑛𝑚. Fazendo o mesmo procedimento para as demais cores, foram obtidos 
os valores descritos na tabela a seguir: 
 
TABELA I 
Cor 𝒂(𝒎) X(m) ℷ = (𝟏𝟎−𝟗𝒎) 
Vermelho 0,14 0,044 599,7 
Laranja 0,14 0,040 549,4 
Amarelo 0,14 0,039 536,7 
Verde 0,14 0,037 511,0 
Azul 0,14 0,034 472,0 
Violeta 0,14 0,032 445,7 
 
Com base nos valos da Tabela I, a radiação que tem maior comprimento de onda 
é a radiação vermelha. E por meio da equação 𝝀 =
𝒄
𝒇
 é possível perceber que quanto 
maior o comprimento de onda, menor será a frequência e, portanto, a radiação que tem 
maior frequência é a radiação violeta. 
 As ondas luminosas penetram em toda a superfície da rede de difração que está 
voltada para a fonte de luz e diferentes partes da onda incidente descrevem trajetórias 
diferentes no interior da rede de difração. Isso significa que as ondas saem com fases 
diferentes. Assim para alguns ângulos de saída a luz está em fase e acontece uma 
interferência construtiva. As cores observadas no experimento são o resultado dessa 
interferência. A radiação que sofre interferência construtiva mais afastada da raia central 
é a radiação vermelha, pois estas saem em fase da rede de difração na direção da qual 
estávamos observando aquele espectro de onda. 
 É visto através dos dados coletados na Tabela I e dos dados descritos na Tabela 
II que os dados encontrados foram os esperados, pois os comprimentos de onda 
apresentados na Tabela I estão nas faixas admitidas para cada comprimento de onda. 
 
TABELA II 
Cor ℷ = 10−9𝑚 
Vermelho 620-760 
Laranja 585-620 
Amarelo 550-585 
Verde 510-550 
Azul 450-510 
Violeta 380-450 
 
2. Polarização da Luz 
Para este experimento, foi montado o equipamento conforme a figura (4-14) da 
apostila e feitos os ajustes iniciais para o desenvolvimento do experimento, incluindo 
colocar um cavaleiro metálico com uma lente convergente de distância focal 12 cm 
sobre a base metálica junto com o anteparo para a projeção da imagem, colocar na base 
metálica um polaroide a 10 cm da lente e ajustar a posição da lente para que a fenda 
projetada ficasse bem nítida. 
Foi observada a projeção luminosa e colocado sobre a base metálica o segundo 
polaroide a 10𝑐𝑚 do primeiro polaroide e, assim, pode-se perceber que a projeção 
luminosa sobre o anteparo de projeção não se alterou em 0° em relação ao primeiro 
polaroide. 
O segundo polaroide foi girado sobre o cavaleiro num ângulo de 90° em relação 
ao primeiro polaroide e a projeção luminosa desapareceu. Repetimos os procedimentos 
anteriores para diferentes ângulos e o feixe sempre desaparecia com uma diferença de 
90° entre os polaroides. 
A esse fenômeno damos o nome de Polarização da luz. Podemos tratar da 
intensidade final proporcionada pelo ângulo entre os filtros, nesse caso, após atravessar 
o primeiro filtro, a intensidade da luz é descrita sobre o ângulo com a componente da 
luz incidente para o campo elétrico. A intensidade é proporcional ao quadrado da 
amplitude, dado pela expressão abaixo: 
𝐼 = 𝐼0𝑐𝑜𝑠
2𝜃 
Substituindo o valor do ângulo em que a luz desaparece, na equação anterior o 
valor encontrado é exatamente igual ao comprovado no experimento, visto que 
𝑐𝑜𝑠 90° = 0, com isso a intensidade será igual, também, a zero. 
 
3. Polarização da Luz por Reflexão 
O equipamento requisitado para esse experimento foi montado conforme a 
figura (4-15) da apostila fazendo apenas ajustes necessários para o início do mesmo, 
entre estes colocar o semicírculo no disco ótico e ajustá-lo no disco ótico de tal modo 
que o ângulo de incidência fosse igual a 0°, o ângulo de refração também 0°. 
O disco ótico foi girado em 20°, foi observado o raio refletido, o polaroide foi 
colocado na mesma direção do raio refletido e foi projetado o feixe refletido no anteparo 
a 10cm do polaroide. O polaroide foi girado em 90º e não aconteceu nada com a 
projeção do feixe luminoso, após isso o polaroide voltou para sua posição. 
Após esse procedimento, o disco óticofoi girado para 40° e o conjunto polaroide 
e anteparo de projeção foi reposicionado na direção do raio refletido. O polaroide de 90° 
foi girado e a projeção do feixe luminoso diminuiu sua intensidade. 
Os mesmos procedimentos foram feitos para os ângulos entre 50º e 60° com o 
intuito de se encontrar um ângulo de reflexão para que a projeção desaparecesse. E o 
ângulo de incidência que tem a luz polarizada é 𝜃𝐵 = 57,0°. Foi medido, também, o 
ângulo entre o raio refletido e o raio refratado que foi ∝= 90,0°. 
http://www.infoescola.com/fisica/campo-eletrico/
As duas situações extremas, de máxima claridade e máxima escuridão (máxima 
absorção de luz), mostram o momento que a direção de polarização do filtro está, 
respectivamente, paralela e ortogonal à direção de polarização da luz vinda da fonte. 
Quando está paralela, permite a total passagem dos raios de luz, daí a claridade, quando 
está ortogonal não permite a passagem de nenhum raio, daí a máxima extinção 
(escuridão). Nos estágios intermediários, a quantidade de luz diminui gradativamente à 
medida que o polarizador aumenta o ângulo entre seu plano de polarizador e o plano da 
luz polarizada proveniente da fonte, isto é, à medida que o ângulo varia de 0° a 90°. 
A tangente do ângulo de Brewster 𝜃𝐵: tan 𝜃𝐵 = 1,539864964 e com o índice de 
refração do acrílico igual a 𝑛 = 1,57577256, podemos fazer uma comparação entre 
esses dois valores. 
 
𝜀% =
1,57577256 − 1,539864964
1,57577256
× 100 = 5,985569287 % 
 
E admitindo uma tolerância de erro 5%, podemos considerar ocorreram erros 
durante a leitura do experimento e que devido a isso, o erro percentual superou os 5% 
considerados “toleráveis”. No ângulo de incidência 𝜃𝐵, (ângulo de Brewster) a reflexão 
da componente paralela se anula, dessa maneira, para 𝜃 = 𝜃𝐵, só a luz polarizada 
perpendicularmente ao plano de incidência é refletida. 
 
 
CONCLUSÕES 
No primeiro experimento foi possível compreender o fenômeno físico conhecido 
como interferência. Podemos ressaltar que a diferença de fase entre duas ondas 
luminosas pode mudar se as ondas atravessarem materiais com diferentes índices de 
refração e, a partir daí, facilita o nosso entendimento sobre esse fenômeno físico 
comprovado experimentalmente. 
 É de pleno conhecimento que, existem diversas substâncias, materiais que ao 
serem atingidos pelos feixes de luz deixam passar apenas uma parte da onda luminosa, 
esse acontecimento é denominado como polarização da luz. No segundo experimento, a 
luz polarizada passa pelo primeiro polaroide contendo componentes horizontal e 
vertical, mas ao passar pelo segundo polaroide em um ângulo de 90°, passou a ter 
apenas componentes horizontais. 
As duas situações de máxima claridade e máxima escuridão, mostram o 
momento que a direção de polarização do filtro está, respectivamente, paralela e 
ortogonal à direção de polarização da luz vinda da fonte. No terceiro experimento foi 
possível entender a polarização da luz por reflexão e mostrar que a relação existente 
entre a tangente do ângulo de Brewster 𝜃B e o índice de refração de um material, sendo 
está uma relação comprovada experimentalmente. 
 Com todas as discussões apresentadas nesse relatório, podemos concluir que 
toda a teoria abordada para a execução e verificação dos demais experimentos foi 
comprovada e através destes foi possível uma melhor assimilação de grande parte do 
conteúdo apresentado. 
 
REFERÊNCIAS 
HTTP://< pt.khanacademy.org/science/3-ano/materia-e-energia-luz/fenmenos-
luminosos/e/reflexao-da-luz> Acesso em 04 de janeiro de 2023