indice de refração

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FÍSICA EXPERIMENTAL 2 
ÍNDICE DE REFRAÇÃO
Igor Mendonça da Silva
Turma 3108
Professor Nelson
INTRODUÇÃO
Iremos através deste experimento observar oque acontece com a luz quando atravessa um vidro com formatos diferentes.
Dependendo da forma do vidro a luz se comporta de forma diferente, esse comportamento que iremos apresentar este experimento.
OBJETIVO
Observar o comportamento da luz ao atravessar um vidro com formas diferentes, iremos observar o comportamento em relação a cada superfície.
EMBASAMENTO TEÓRICO
Quando estamos do lado de fora de uma piscina, ela parece ser mais rasa do que realmente é. Isso ocorre por um fenômeno físico chamado refração. Sendo assim, podemos dizer que refração é o nome dado ao fenômeno que ocorre quando a luz, ao passar de um meio de propagação para outro, sofre uma variação rápida em sua velocidade de propagação.
Quando estudamos a refração com a intenção de considerar a variação na velocidade de propagação da luz, estamos definindo, para os meios homogêneos e transparentes, um número denominado índice de refração.
Sendo assim, podemos definir o índice de refração, que é representado pela letra n, de um meio para uma dada luz monocromática, como sendo o quociente entre a velocidade de propagação de um raio de luz no vácuo (c) e sua velocidade de propagação no meio onde está sendo estudado. Assim, matematicamente temos:
Onde c é a velocidade da luz no vácuo e v é a velocidade da luz no meio considerado.
Temos que lembrar algumas características a respeito do índice de refração, são elas:
- o índice de refração é uma grandeza adimensional, isto é, não possui unidade de medida.
- qualquer meio material deve ter um índice de refração maior do que 1.
- o índice de refração de determinado meio indica quantas vezes a velocidade da luz no vácuo é maior do que naquele meio.
- quando comparamos meios ópticos transparentes, é comum utilizar o termo refringência, portanto dizemos que o meio A é mais refringente que o meio B.
- o índice de refração do vácuo, por hipótese, é igual a 1.
- índice de refração absoluto é inversamente proporcional à velocidade de propagação da luz no meio, isto é, quanto menor for a velocidade de propagação da luz, maior será o índice de refração do meio.
- o índice de refração de um meio material depende da cor da luz monocromática.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Refração total:
A reflexão interna total pode ser observada enquanto nadamos, basta abrir os olhos logo abaixo da superfície da água. Se a água é calma, a sua superfície parece espelhada.
Pode-se demonstrar reflexão interna total, preenchendo uma pia ou banheira com água e colocando um copo de vidro de cabeça para baixo sobre o dreno (com o copo também cheio de água). Enquanto a água permanece no copo, o dreno permanece visível, uma vez que o ângulo de refracção entre o vidro e a água não será maior do que o ângulo crítico. Se o dreno é aberto, então a água pode escorrer para fora do copo de cabeça para baixo, deixando-o cheio de ar. Visto de cima, o copo agora aparece espelhado e o dreno desaparece, porque a luz reflete na interface ar / vidro.
Outro exemplo comum de reflexão interna total é um diamante criticamente cortado. Isto é o que lhe dá o máximo brilho.
Prisma de Amici
No prisma de Amici, o raio emergente é perpendicular ao raio incidente, em virtude da reflexão total. No prisma de Porro, o raio emergente apresenta a mesma direção do raio incidente, mas sentido contrário. Os prismas de reflexão total possuem grande aplicação prática, principalmente em substituição aos espelhos planos nos instrumentos ópticos.
Lentes convergentes
As lentes são dispositivos ópticos que funcionam por refração da luz e são muito utilizadas no nosso dia a dia, como nos óculos, nas lupas, nas câmeras fotográficas, nas filmadoras e em telescópios. O material que as constitui normalmente é o vidro, mas o plástico também pode ser utilizado. As principais características desses dispositivos são a transparência e a superfície esférica.
De acordo com a curvatura apresentada, as lentes esféricas podem ser classificadas como:
Lentes convergentes, ou positivas: quando a parte do centro é mais espessa que as bordas. Elas podem ser de três tipos:
Lentes biconvexas: apresentam duas partes convexas;
Lentes plano-convexas: possuem um lado plano e outro convexo;
Lentes côncavo-convexas: com um lado côncavo e o outro convexo.
Lentes divergentes, ou negativas: se o centro é mais fino que as bordas. Podem ser classificadas como:
Lentes bicôncavas: caso apresentem as duas faces côncavas;
Lentes plano-côncavas: quando apresentam um lado plano e o outro côncavo;
Lentes convexo-côncavas: com um lado convexo e outro côncavo.
A figura a seguir mostra o formato de cada um desses tipos de lente:
A figura apresenta os tipos de lentes convergentes e divergentes
Além do formato, as lentes também podem ser classificadas de acordo com o comportamento óptico dos raios de luz após atingi-las. Nesse caso, elas podem ser divergentes ou convergentes.
Em uma lente divergente, quando os raios de luz incidem paralelos ao eixo principal, eles sofrem dupla refração e emergem todos para um ponto denominado Foco. Observe a figura:
Comportamento óptico dos raios de luz em uma lente divergente
Como o foco dessas lentes é formado pelo encontro dos raios de luz que emergem delas, ele é classificado como real.
Nas lentes divergentes, os raios de luz incidem paralelos ao eixo principal e, após sofrerem refração, divergem-se, afastando-se uns dos outros, conforme a figura:
Comportamento óptico dos raios de luz em uma lente convergente
O foco das lentes divergentes é obtido pelo prologamento dos raios incidentes. Por esse motivo, ele é classificado como virtual.
Elementos das lentes esféricas
O que caracteriza uma lente esférica são os seus elementos geométricos, que são:
C1 e C2: centros de curvatura das faces esféricas;
R1 e R2: raios de curvatura das faces esféricas;
Eixo principal da lente: onde estão contidos C1 e V1;
e: espessura da lente;
V1 e V2: Vértices da lente.
Veja como é a disposição desses elementos nas lentes:
Disposição dos elementos nas lentes côncavas
Disposição dos elementos nas lentes convexas
Quando a espessura da lente é muito menor do que o raio de suas faces, ela é denominada lente delgada. Nesse tipo de lente, os vértices V1 e V2 estão praticamente no mesmo ponto sobre o eixo principal e passam a ser chamados de centro óptico.
BIBLIOGRAFIA
http://www.brasilescola.com