Relatório 3 - Difração da luz

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ÓPTICA, ELETRICIDADE E MAGNETISMO
PROFESSOR: MARCOS GAMA
DISCENTE: GUSTAVO DOS SANTOS VILAR
TURMA:10
REFRAÇÃO DA LUZ
CAMPINA GRANDE – PB
2023
EXPERIMENTOS DE INTERFERÊNCIA, DIFRAÇÃO E POLARIZAÇÃO DA LUZ
 	4.3.1 Determinação do Comprimento de Onda da Luz – Experiência 12	
 MATERIAL UTILIZADO:
1 - Fonte de luz branca 12V – 21W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento; base metálica 8 x 70 x 3cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700mm;
2 - Lente de vidro convergente biconvexa com Ø = 50mm, DF = 50mm, em moldura plástica com fixação magnética; lente de vidro biconvexa Ø = 50mm, DF = 100mm, em moldura plástica com fixação magnética;
3 - diafragma de uma fenda;
4 - cinco cavaleiros metálicos;
5 - uma rede de difração 500 fendas/mm em moldura plástica com fixação magnética;
6 - uma trena de 2m; anteparo para projeção com fixador magnético e régua milimetrada de ± 150mm.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL – 12
Determinação dos comprimentos de ondas para cada cor da dispersão da luz.
1. Montar o equipamento conforme foto abaixo 
2. Colocar na frente da fonte luminosa e à 4cm, uma lente convergente de distância focal
f = 5cm. Essa lente é utilizada para iluminar a fenda;
3. Colocar na frente da lente o diafragma com uma fenda;
4. Utilizar uma lente convergente de distância focal f = 10cm para projetar a fenda no anteparo;
5. Ajustar a posição da lente para que a fenda projetada fique bem nítida;
6. Colocar a rede de difração na frente da lente e ajustar para que o espectro fique bem nítido;
7. Ajustar a posição da rede de difração para que fique a 14cm (a = 0,140m) do anteparo de projeção;
8. Medir a distância do centro de cada cor até o centro da fenda projetada, completando a tabela;
9. Medir as distâncias X e a para a radiação vermelha: X = 0,049 cm e a = 660 cm.
10. Calcular a constante da rede de difração que tem 500 linhas / mm:
D (1 / 500 linhas / mm) =	nm (nanômetro 10-9m)
11. Calcular o comprimento de onda	da radiação vermelha:	=660 nm
Substituindo na fórmula, temos que o comprimento de onda vale 660 nm
12. Anotar os valores acima na Tabela 4-7 e calcular o comprimento de onda para as outras cores:
	Cor
	a (m)
	X(m)
	(10-9 m)
	Vermelho
	0,14
	0,049
	660
	Laranja
	0,14
	0,047
	636
	Amarelo
	0,14
	0,045
	612
	Verde
	0,14
	0,042
	574
	Azul
	0,14
	0,037
	511
	Violeta
	0,14
	0,034
	471
13. Qual a radiação que tem maior comprimento de onda? Vermelha
14. Qual a radiação que tem maior frequência? Violeta
15. Qual radiação sofre interferência construtiva mais afastada da raia central?
	A interferência construtiva ocorre quando duas ondas se encontram em fase, resultando em um aumento da amplitude da onda resultante. Na interferência construtiva, a diferença de fase entre as ondas é um múltiplo inteiro do comprimento de onda, o que faz com que as cristas das ondas se sobreponham e se reforcem mutuamente.
	A interferência construtiva mais afastada da raia central ocorre quando a diferença de caminho percorrido pelas ondas que estão interferindo é igual a um número inteiro de comprimentos de onda. Isso ocorre quando a luz incide em uma fenda dupla ou rede de difração, produzindo um padrão de interferência com várias faixas claras e escuras.
	O padrão de interferência construtiva mais afastada da raia central ocorre na borda externa do padrão de interferência, onde a diferença de caminho percorrido pelas ondas que interferem é maior. Em uma rede de difração, isso ocorre nas extremidades da rede. Em relação às cores, isso significa que a cor que sofre a interferência construtiva mais afastada da raia central é a cor que está na borda externa do padrão de interferência, que normalmente é a cor vermelha ou violeta.
16. Tabela de cores e comprimentos de onda:
	COR
	VERMELHO
	LARANJA
	AMARELO
	VERDE
	AZUL
	VIOLETA
	(nm)
	620-760
	585-620
	550-585
	510-550
	450-510
	380 - 450
17. Os resultados encontrados foram os esperados, comparando com a faixa da Tabela acima?Comente 
	Nem todos os resultados ficaram no intervalo esperado, porém ficaram muito próximos deles.
CONCLUSÃO
	A determinação do comprimento de onda da luz é uma técnica fundamental para a caracterização da radiação eletromagnética e sua interação com os materiais. Essa técnica é utilizada em várias áreas, incluindo a física, química, biologia, engenharia e ciência dos materiais.
	Existem várias técnicas experimentais disponíveis para a determinação do comprimento de onda da luz, como a medida do desvio angular em um prisma ou rede de difração, o uso de um espectrômetro para separar a luz em seus componentes espectrais, e a utilização de interferômetros para medir diferenças de fase.
	A determinação precisa do comprimento de onda da luz é fundamental para muitas aplicações práticas, como a calibração de equipamentos de medição, a análise de espectros de emissão e absorção de materiais, a caracterização de fontes de luz e a comunicação óptica.
	Em resumo, a determinação do comprimento de onda da luz é uma técnica essencial para o entendimento da radiação eletromagnética e suas aplicações práticas. É um campo em constante evolução, impulsionado por avanços na tecnologia experimental e teórica, que continua a desempenhar um papel importante em diversas áreas da ciência e tecnologia.
4.3.2 Polarização da Luz – Experiência 13
MATERIAL UTILIZADO:
1 - Uma Fonte de luz branca 12V – 21W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento; base metálica 8 x 70 x 3cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700mm;
2 - uma lente de vidro convergente plano-convexa com Ø = 60mm, DF = 120mm, em moldura plástica com fixação magnética;
3 - 4 cavaleiros metálicos;
4 - um diafragma com uma fenda;
5 - um anteparo para projeção com fixador magnético;
6 - dois polaroides em moldura plástica com fixação magnética.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL – 13 Polarização da Luz
1. Montar o equipamento conforme foto abaixo (Fig.4-14).
2. Colocar sobre a base metálica um cavaleiro metálico com lente convergente de distância focal 12cm e fixar no cavaleiro o diafragma com uma fenda;
3. Colocar na extremidade da base metálica um anteparo para projeção e ligar a fonte deluz;
4. Colocar sobre a base metálica, um polaroide fixo no cavaleiro e a 10cm da lente;
5. Ajustar a posição da lente para que a fenda projetada fique bem nítida;
6. Observar a projeção luminosa e colocar sobre a base metálica o segundo polaroide e a10cm do primeiro polaroide;
1. A projeção luminosa sobre o anteparo de projeção (desapareceu / diminuiu / ou não se alterou)? A projeção diminuiu ;
2. Girar o segundo polaroide sobre o cavaleiro num ângulo de 90° em relação ao primeiro polaroide e observar a projeção;
3. Repetir os procedimentos acima e comentar sobre a polarização da luz.
		 
		Ao girar o segundo Polaroid, a projeção desaparece totalmente.
					CONCLUSÃO
	A polarização da luz é um fenômeno fascinante que ocorre quando a luz se move em uma direção específica, devido à orientação das vibrações da onda eletromagnética. Esse fenômeno ocorre quando a luz é filtrada através de materiais polarizadores, que permitem que apenas as ondas em uma direção específica passem e bloqueiem todas as outras.
	A polarização da luz tem aplicações práticas em várias áreas, incluindo a óptica, comunicações, eletrônica, medicina e ciência dos materiais. Ela é usada em muitos dispositivos eletrônicos, como monitores LCD, óculos de sol polarizados e filtros de câmera.
	Além disso, a polarização da luz também é estudada em pesquisas científicas para entender melhor a natureza da luz e sua interação com os materiais. A compreensão da polarização da luz é essencial para muitas aplicações práticas e avanços tecnológicos, bem como para o progresso da ciência e da pesquisa em geral.
4.3.3 Polarização da Luz por Reflexão– Experiência 14
MATERIAL UTILIZADO:
1 - Uma Fonte de luz branca 12V – 21W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento;
2 – uma lente de vidro convergente plano-convexa com Ø = 60mm, DF = 120mm, em moldura plástica com fixação magnética;
3 - três cavaleiros metálicos;
4 - diafragma com uma fenda;
5 - um disco giratório Ø = 23cm com escala angular e subdivisões de 1°; 6 - um suporte para disco giratório;
7 - um anteparo para projeção com fixador magnético;
8 - um polaroide em moldura plástica com fixação magnética;
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL – 14
Polarização da Luz por Reflexão
1. Montar o equipamento conforme foto abaixo 
2. Colocar na frente da fonte de luz um cavaleiro metálico com uma lente convergente de distância focal 12cm e o diafragma com uma fenda;
3. Ligar a fonte de luz e ajustar o raio luminoso bem no centro do transferidor;
4. Colocar o semicírculo no disco ótico, conforme foto e ajustá-lo no disco ótico de tal modo que o ângulo de incidência seja igual à 0°, o ângulo de refração também 0°;
5. 	Fixar em outro cavaleiro metálico, um polaroide e em outro cavaleiro o anteparo de projeção;	
6. 	Colocar na frente da fonte de luz um cavaleiro metálico com uma lente convergente de distância focal 12cm e o diafragma com uma fenda;
7. Com a fonte de luz já ligada ajustar o raio luminoso bem no centro do transferidor;
8. Colocar o semicírculo no disco ótico, conforme foto e ajustá-lo no disco ótico de tal modo que o ângulo de incidência seja igual à 0°, o ângulo de refração também 0°;
9. Fixar em outro cavaleiro metálico, um polaroide e em outro cavaleiro o anteparo de projeção;
10. Girar o disco ótico 20° e observar o raio refletido, colocar na mesma direção do raio refletido o polaroide e projetar o feixe refletido no anteparo a 10 cm do polaroide;
11. Girar o polaroide de 90° e observar a projeção do feixe luminoso e retornar o polaroide para a mesma posição;
12. Girar o disco ótico para 40° e observar o raio refletido, reposicionar, o conjunto polaroide e anteparo de projeção; Girar o polaroide de 90° e observar a projeção do feixe luminoso, e retornar o polaroide para a mesma posição;
13. Repetir esses procedimentos para os ângulos entre 50° e 60°, encontrar um ângulo de reflexão de tal modo que girando o polaroide a projeção desapareça;
14. Medir o ângulo α de incidência que tem a luz polarizada:	θB = 55° 
15. Medir o ângulo entre o raio refletido e o raio refratado.
16. Qual a direção de polarização? Comente sua resposta.
17. 19.Encontrar a tangente do ângulo	: tg θB=	.
18. Comprar esse valor com o índice de refração do material (acrílico) encontrado no experimento anterior: n = 1,50.
19. Admitindo uma tolerância de erro 5%, podemos considerar que a tangente do ângulo de Brewster θB é igual ao índice de refração do material? Comente a resposta.