exp07

Prévia do material em texto

Experimento 07: Refra¸ca˜o e a Reflexa˜o Total
Caio Vinicius De Souza Aguiar.
Universidade Federal de Roraima.
25 de novembro de 2022
Resumo
O trabalho realizado tem como objetivo verificar experimentalmente a reflex˜ao total causada pela refra¸c˜ao de raios acima do ˆangulo limite, utilizando um bloco de acr´ılico. Observando o comportamento dos raios luminosos refratados em diferentes ˆangulos de incidˆencia. 
1 Objetivos
· Verificar experimentalmente o efeito de reflex˜ao total a partir do fenˆomeno de refra¸c˜ao.
· Obter o aˆngulo limite.
 (
•
)Constatar a ocorrˆencia da refra¸c˜ao e a reflex˜ao total em fun¸c˜ao do ˆangulo de in- cidˆencia.
2 Fundamenta¸c˜ao Teo´rica
Em dias quentes costumamos ver nas estradas as miragens, nesta situa¸c˜ao, o ch˜ao das
estradas aparentam estarem cobertos de a´gua (formando um espelho).	Na verdade, o que
presenciamos ´e a reflex˜ao da luz por uma camada de ar quente pr´oxima ao solo. Esta camada de ar quente possui uma densidade diferente e, consequentemente, um indice de refra¸c˜ao diferente do ar ambiente.
Se direcionarmos um feixe de luz paralelo a normal da superf´ıcie, verificamos que N˜ao há refra¸c˜ao. A medida que aumentamos o ˆangulo de incidˆencia, notamos o efeito da refra¸c˜ao. Quando chegamos num ˆangulo θl, temos uma situa¸c˜ao em que o feixe de luz refratado ser´a quase paralelo a` superf´ıcie (interface dos dois meios). Aumentando um pouco mais o aˆngulo de incidˆencia acima de θL, o feixe refratado desaparece e toda a luz passa a ser refletida de volta ao meio. Esse fenˆomeno chama-se reflex˜ao interna total. Para que isso aconte¸ca, ´e preciso que a luz seja proveniente de um meio mais refringente em rela¸c˜ao ao outro N1 < N2. Veja a figura (1) para identificando o ˆangulo limite e a figura (2) para a reflex˜ao total pra ˆangulos maiores que o aˆngulo limite.
A express˜ao para a reflex˜ao total ´e obtida a partir da equa¸c˜ao da Lei de Snell-Descartes, onde adotamos para o ˆangulo de refra¸c˜ao de φ/2, que nos fornece a seguinte express˜ao:
Figura 1: O aˆngulo limite.
Figura 2: Reflex˜ao Total e o aˆngulo limite.
3 Material Utilizado
· 01 Perfil de acrílico;
· 01 Disco de Harlt;
· 01 Base de espuma;
· 01 Laser de comprimento de onda qualquer;
4 Procedimentos Experimentais
1. Primeiramente a base de espuma foi posicionada, proporcionando assim mais precisão na variação de ângulo.
2. Disco de Harlt é posicionado acima da base de espuma.
3. O Perfil de acrílico foi posicionado acima do disco de Hartl.
4. O laser foi posiciondo de modo que o mesmo feixe incidente esteja paralelo a` normal da superfície (o lado reto) do perfil e incidia no centro do mesmo.
5. Foi traçada a normal, utilizada como referˆencia na medida dos aˆngulo
6. O ˆangulo então foi aumentadoo a partir da normal, at´e que fosse encontrado um aˆngulo onde o feixe refratado come¸cou a ser refletido. 
7. Foi traçado o feixe correspondente ao aˆngulo limite. Esse tra¸co juntamente com o traco da normal, serviu para encontrar o ˆangulo limite a partir das rela¸c˜oes trigonom´etricas do triˆangulo.
8. Para ˆangulos acima do aˆngulo limite θL, foi verificado a reflex˜ao e foi anotado os dados na tabela 1. Tabela que contém alguns aˆngulos onde ocorre a refra¸c˜ao, mais o aˆngulo limite, al´em dos ˆangulos onde ocorre a reflex˜ao total. 
5 Resultados
TABELA 1:
	ÂNGULO INCIDENTE (θ)
	FENÔMENO
	Θ = 0°
	Passagem da luz sem refração
	1°< θ<44°
	Refração e reflexão parcial
	θL =45
	Reflexão total
	45°< θ<90°
	Reflexão total
1. A partir dos dados coletados, foi encontrado o indice de refra¸c˜ao do material usado no perfil dioptrico. A partir da expressão N=c/v (onde N é o índice de refração, c é a velocidade da luz no vácuo e v é velocidade da luz no meio pesquisado). Sabendo da velocidade da luz no vácuo e da sua velocidade no acrílico, foi calculado o índice de refracão do material, que é de N=1,49.
2. Também encontramos omesmo valor utilizando a Lei de Snell.
3. O experimento se relaciona com a fibra o´ptica pois as fibras ópticas são formadas por um núcleo transparente de alto índice de refração revestido por camadas plásticas transparentes cujos índices de refração são mais baixos que os do núcleo o que gera uma reflexão interna total da luz. 
Para que ocorra a sua reflexão interna total, a luz é emitida para o interior do núcleo da fibra óptica no ângulo limite medido em relação à interface entre o núcleo e seu revestimento. Este ângulo faz com que a luz sofra sucessivas reflexões internas no interior da fibra óptica sem que ela escape de lá. 
Desta forma, a luz pode ser propagada por longas distâncias, com perdas mínimas em sua intensidade, além de acompanhar o formato em que os cabos de fibra óptica estão dispostos.
 (
1
)
6 Conclus˜ao
Mediante aos fatos expostos, conclui-se que o experimento fora realizado com êxito, pois os resultados esperados foram obtidos, como a verificação do ângulo limite, dos fenômenos de refração e reflexão parcial e de reflexão total, alcançando assim entãao os objetivos propostos no relatório. 
.
7 Referˆencias
 JÚNIOR, Joab Silas da Silva. "O que é reflexão total?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-reflexao-total.htm#:~:text=A%20reflexão%20total%20é%20um%20fenômeno%20óptico%20que%20ocorre%20quando,que%20o%20chamado%20ângulo%20limite. Acesso em: 28/11/2022, 22:10.
HELERBROCK, Rafael. "Fibra óptica"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fibra-optica.htm. Acesso em: 28/11/2022, 22:43.
“Refração: o que é, leis e mais”; Stoodi. Dissponível em: https://www.stoodi.com.br/blog/fisica/refracao/#:~:text=ela%20se%20desloca.-,Fórmula%20do%20índice%20de%20refração,%2C%20dada%20em%20c%3D%203. Acesso em: 28/11/2022, 23:14.
image4.jpeg
image5.jpeg
image6.jpeg
image7.jpeg
image8.jpeg
image9.jpeg
image10.jpeg
image1.jpeg
image2.png
image3.png