Relatorio - Interferência, Difração e Polarizaçao da luz

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG
 CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – CCT
 UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUÍMICA – UAEQ
FÍSICA EXPERIEMENTAL II: INTERFERÊNCIA, DIFRAÇÃO E POLARIZAÇÃO DA LUZ.
 
 
Professor(a): Pedro Luiz Do Nascimento
Turma: 00
CAMPINA GRANDE – PB
 2023
1. INTRODUÇÃO
1.1 Introdução teórica
A difração representa um acontecimento na área da física que pertence ao domínio das ondas, manifestando-se quando uma onda encontra um obstáculo ou uma abertura, resultando em sua trajetória original sendo desviada. Este fenômeno se manifesta em diversos tipos de ondas, tais como as ondas luminosas, sonoras e aquáticas, entre outras. A difração assume um papel de relevância ao evidenciar o caráter ondulatório não somente da luz, mas também de outras formas de ondas, e desempenha uma função crucial ao explicar inúmeros fenômenos que podem ser observados na natureza.
No momento em que uma onda se depara com um obstáculo ou uma abertura que possui dimensões próximas ao seu comprimento de onda, ocorre uma interação entre essa onda e o obstáculo. Como consequência desse encontro, a onda passa por curvaturas, dobras ou dispersões, direcionando-se para diferentes trajetórias. A difração se torna particularmente evidente quando o tamanho do obstáculo é comparável ou até menor que o comprimento de onda da onda que incide sobre ele.
A difração forma a base para uma variedade de fenômenos que são percebidos tanto na natureza quanto em aplicações tecnológicas. Ela desempenha um papel crucial na maneira como as ondas sonoras se espalham ao redor de obstáculos, na manifestação das cores ao redor de objetos pequenos quando iluminados por luz branca (fenômeno conhecido como difração de cores), na limitação da resolução de microscópios ópticos e em diversos outros efeitos observados em várias disciplinas da física, como óptica, acústica e mecânica das ondas.
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivos
Após concluir os procedimentos experimentais que serão descritos mais adiante, estaremos em posição de desenvolver uma compreensão precisa sobre o fenômeno da polarização da luz. Será possível determinar a direção de polarização da luz ao fazê-la passar por uma rede difrativa, bem como através da utilização de dispositivos polarizadores como polaroides ou polarímetros. Adicionalmente, estaremos habilitados a realizar cálculos para identificar os comprimentos de onda associados a cada parte do espectro de luz visível. Ao mesmo tempo, iremos aprofundar nosso conhecimento sobre a polarização da luz através do processo de reflexão.
3. MATERIAL E PROCEDIMENTOS
3.1 Material utilizado
· 4 cavaleiros metálicos;
· 2 polaroides molduras de ferro ou plástico;
· Anteparo para projeção; 
· Chave de ligar e desligar;
· Diagrama com uma fenda;
· Bandeja giratória de 23 cm com escala angular;
· Fonte de luz branca 12V – 21W;
· Lentes biconvexa de 0,5 cm;
· Lentes convergente biconvexa com 0,5 cm;
· Lente de vidro convergente plano-convexa;
· Base metálica 
3.2 Procedimentos experimentais
Determinação do comprimento de onda da luz
Inicialmente, o equipamento foi montado conforme a representação mostrada na figura, presente na apostila. Uma lente convergente com uma distância focal de 5 cm foi colocada, com o objetivo de iluminar um diafragma contendo uma fenda. Essa fenda estava posicionada à frente da lente e a configuração foi disposta em frente à fonte de luz. Uma segunda lente convergente, com distância focal de 10 cm, foi utilizada para projetar a fenda em um anteparo. Ajustes precisos foram feitos para posicionar a lente de modo que a imagem projetada da fenda se mostrasse claramente definida. Logo após, uma rede de difração foi posicionada em frente à segunda lente. Seu posicionamento foi cuidadosamente ajustado para assegurar que o espectro produzido também fosse claro e nítido. O anteparo foi então colocado a uma distância de 14 cm da rede de difração. Foram realizadas medições da distância entre o centro de cada cor no espectro até o centro da fenda projetada.
Polarização da luz
O sistema foi montado seguindo o arranjo delineado na figura da apostila. Logo em seguida, um conjunto consistindo de uma lente convergente com uma distância focal de 12 cm e um diafragma equipado com uma fenda foi posicionado sobre a base metálica. Na extremidade desta base metálica, um anteparo apropriado para a projeção foi colocado, e então a fonte de luz foi ativada. Mantendo-se uma distância de 10 cm a partir da lente, um polarizador foi fixado no conjunto. A uma distância de 10 cm do primeiro polarizador, outro polarizador foi inserido, sendo feitos ajustes contínuos na lente para garantir a obtenção de uma imagem altamente definida.
Polarização da luz por reflexão
Conforme a configuração visualizada na ilustração 4-15 da apostila, foi realizado o arranjo experimental. No ponto inicial, em frente à fonte de luz, um mecanismo metálico foi disposto, abrigando uma lente convergente com distância focal de 12 cm e um diafragma contendo uma fenda. Ao acionar a fonte de luz, a trajetória do feixe luminoso foi ajustada para alinhar-se ao centro do transferidor. Um semicírculo feito de acrílico foi colocado sobre o disco ótico, seguindo o esquema da figura, com um ajuste preciso para manter os ângulos de incidência e refração em 0º. Um suporte metálico segurava um anteparo para a projeção. O disco ótico foi girado em 20º, permitindo a observação do raio refletido. Um filtro polarizador foi alinhado com a direção desse raio refletido, e o anteparo foi posicionado a 10 cm do filtro polarizador. Posteriormente, o filtro polarizador foi girado em 90º, e a projeção do feixe luminoso no anteparo foi examinada. Repetindo esse procedimento para ângulos de 40º, 50º e 60º, a meta era determinar o ponto no qual a luz se polariza, deixando de ser projetada no anteparo.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Determinação do comprimento de onda da luz
	Cor
	a (m)
	X(m)
	λ()
	Vermelho
	0,14
	0,046
	624,3
	Laranja
	0,14
	0,044
	599,65
	Amarelo
	0,14
	0,041
	562,65
	Verde
	0,14
	0,036
	498,08
	Azul
	0,14
	0,034
	471,99
	Violeta
	0,14
	0,03
	419,05
	Anotou-se as distancias de x = 5 e A = 14 cm para a cor vermelha e posteriormente calculou-se o comprimento de onda para cada cor, e D é 500mm por linha, logo, com a equação seguinte:
				
					
	
	A cor vermelha é associada à radiação com o comprimento de onda mais longo, enquanto o violeta é relacionado à radiação de maior frequência. Essa relação é resultante da conexão inversa entre a frequência e o comprimento de onda.
		Polarização da luz
	Quando os dois polarizadores estão posicionados a um ângulo de 90 graus um em relação ao outro, a luz não sofre modificação alguma. Contudo, ao girar o segundo polarizador em um ângulo de 90 graus em relação ao primeiro, a luz se extingue por completo.
	
	
	Polarização da luz por reflexão 
	Durante o experimento, o ângulo de incidência em que a luz polarizada foi de , chamado de ângulo de Brewster. Posteriormente foi medido também ângulo do raio refratado e o refletido é: .
	Logo, podemos determinar que:
					
	Foi dado em sala de aula que o indicie de refração de acrílico é igual a n = 1,71. Com isso, podemos comparar e obter o valor pelo cálculo da tangente:
				
				 
				
					 
5. CONCLUSÃO
Através deste experimento, fomos capazes de observar e compreender de forma prática o fenômeno da polarização da luz utilizando uma rede de difração. A investigação da polarização da luz por meio de polaroides ou polarímetros foi um sucesso. Além disso, conseguimos calcular os comprimentos de onda correspondentes a cada parte do espectro visível. Adicionalmente, adquirimos um conhecimento mais profundo sobre o processo de polarização da luz por meio da reflexão, baseado no ângulo de Brewster e em cálculos matemáticos.
6. REFERÊNCIAS 
Apostila de física experimental II
Halliday, David;Resnick, Robert; Walker Jearl; trad. de Biasi, Ronaldo Sérgio. Fundamentos de Física. vol.4. Rio de Janeiro: LTC, 2003.