Reflexão da Luz

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Universidade Federal de Campina Grande
Laboratório de Óptica Eletricidade e Magnetismo
Professor: Pedro Luíz
Aluna: Rebeca Thaiana Pimentel
Matrícula: 114210157
 
 
REFLEXÃO DA LUZ
Campina Grande, 23 de fevereiro de 2016
 
INTRODUÇÃO
Alguns conceitos iniciais importantes no contexto do experimento serão dados a fim de enriquecer o relatório e a compreensão dos resultados obtidos. A luz é constituida por ondas tridimensionais e eletromagnéticas que se propagam nos meios transparentes. Qundo um feixe de luz chega a superfície de separação de dois meios transparentes, observamos ao aparecimento simultâneo de um feixe refletido e de um feixe refratado. No experimento a seguir trataremos do fenômeno da reflexão da luz.
 Figura 1. 
Na Figura 1 podemos observar o esquema da reflexão de um raio de luz. O raio incidente é aquele que se dirige a superfície e forma um ângulo αj com a normal a superficie de incidência. O raio refletido é coplanar ao raio incidente e a normal e forma um ângulo αr com a normal. O ângulo de incidência e o de reflexão são opostos em relação a normal e iguais. 
Esse experimento tem como objetivo comprovar as principais características que dizem respeito ao fenômeno da reflexão da luz através de diferences superfícies como espelhos planos, côncavos e convexos. Ele é composto por 5 montagens que serão descritas separadamente, assim como os resultados obtidos de cada uma delas. 
MATERIAL UTILIZADO
Fonte de luz branca 12 V – 21 W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento;
Base metálica (8 x 70 x 3) cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700 mm; 
Suporte para disco giratório;
Disco giratório com escala angular e subdivisões de 1°.
Superfície refletora conjugada: côncava, convexa e plana;
02 diafragmas: um com uma fenda e outro com cinco fendas;
Lente de vidro convergente plano-convexa com , DF 120 mm, em moldura plástica com fixação magnética;
02 cavaleiros metálicos;
02 espelhos planos (60 x 80) mm;
02 fixadores de espelho plano;
Vela;
Espelho côncavo e 20 cm de distância focal, em moldura plástica com fixação magnética;
Trena de 2 m;
Anteparo para projeção com fixador magnético;
Caixa de fósforos.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
EXPERIMENTO 1
O equipamento foi montado conforme as instruções contidas na Fig.(4-1) da apostila. 
Em um lado do cavaleiro metálico foi posto o diagrama com uma fenda e do outro lado uma lente convergente de distância focal 12cm. Ajustou-se a posição do conjunto para que o filamento da lampada ficasse no foco da lente.
A fonte de luz foi ligada e ajustou-se o raio luminoso no centro do tranferidor
Colocou-se o espelho plano no disco ótico e esse foi girado de forma que o ângulo de incidencia variasse de 10° em 10° 
EXPERIMENTO 2
Montou-se o equipamento conforme a Fig.2-4 ilustra na apostila. 
Colocou-se os espelhos sobre o transferidor formando um ângulo de 60° entre eles. 
Colocou-se uma vela entre os expelhos e foi feita a contagem do número de imagens formado pelos dois espelhos. 
EXPERIMENTO 3
Utilizando a mesma montagem do experimento 1 , foi feita a substituição do diafragma de uma fenda pelo de 5 fendas e o colocou-se o mesmo no cavaleiro metálico de forma que as fendas ficassem na vertical;
Colocou-se no disco óptico o espelho côncavo e ajustou-se o feixe luminoso paralelamente ao eixo principal do mesmo, identificando os seus elementos principais;
EXPERIMENTO 4
Utilizando a mesma montagem do experimento 3, substituiu-se o espelho côncavo por um convexo;
Ajustou-se o feixe luminoso paralelamente ao eixo principal do espelho convexo, identificando os seus principais elementos;
EXPERIMENTO 5
Montou-se o equipamento de acordo com a Fig 4-5 da apostila.
Utilizou-se um espelho côncavo de distância focal 20 cm para projetar a imagem do objeto, no nosso caso a vela acesa, no anteparo.
Inicialmente com o auxílio da trena, colocou-se o espelho a 50 cm () do objeto;
Ajustou-se a posição do anteparo até que a imagem projetada fique bem nítida, então mediu-se a distância da imagem ao espelho ();
Utilizando a equação de Gauss, foi calculada a distância focal do espelho:
Inserimos os dados coletados na tabela 3, após proceder analogamente para todas as outras distâncias ().
DADOS, ANÁLISES E RESULTADOS
EXPERIMENTO 1
	Ângulo de Incidência (I)
	Ângulo de Reflexão (R)
	0°
	0°
	10°
	10°
	20°
	20°
	30°
	30°
	40°
	40°
	50°
	50°
	60°
	60°
	70°
	70°
Tabela 4-1
Por meio dos dados coletados podemos observar que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. As leis da reflexão são:
O raio de luz refletido e o raio de luz incidente, assim como a reta normal à superfície, pertencem ao mesmo plano, ou seja, são coplanares.
 O ângulo de reflexão (R) é sempre igual ao ângulo de incidência (I)
EXPERIMENTO 2
	Ângulo entre espelhos
	N teorico
	N medido
	120°
	2
	2
	90°
	3
	3
	60°
	5
	5
	45°
	7
	7
	30°
	11
	11
Tabela 4-2 Valores nominais e medidos do numero de imagens entre espelhos
Sim, o resultado obtido experimentamente foi o esperado, pois todos os N medidos foram identicos aos valores calculados teoricamente.
No caso de 2 espelhos colocados em paralelo o número de imagens seria infinito pois a imagem formada em um espelho passa a ser o objeto para o outro espelho, que a usa para formar uma nova imagem, essa sequência é repetida de modo que infinitas imagens são formadas.
EXPERIMENTO 3
O espelho côncavo refletiu os feixes de luz que se cruzaram no eixo principal desse espelho, o ponto de cruzamento chama-se foco. No espelho côncavo esse foco é real. Foi possível entender que os raios incididos paralelamente em direção ao espelho convergem em direção ao foco. No caso do nosso experimento, a distância focal foi de 5,8 cm.
EXPERIMENTO 4
Nesse caso, não há um ponto de cruzamento do feixe refletido com o eixo principal, pois no espelho convexo os raios refletidos paralelamente na direção do espelho divergem. Entretanto, os seus prolongamentos se encontram no foco, que nesse caso, é denominado foco virtual. A distância focal encontrada foi de 5,9 cm.
EXPERIMENTO 5
	N
	Dο (cm)
	Di (cm)
	F (cm)
	1
	50
	31
	19,14
	2
	45
	33
	19,04
	3
	42
	34
	18,79
	4
	37
	38
	18,75
	5
	30
	45
	18,00
Tabela 4-3 Tabela que relaciona oso valores medidos de Do e Di a fim de determinar o foco da lente
O valor médio da distância focal é de 18,74 cm. 
Se o objeto está entre o foco e o vértice, a imagem conjugada por um espelho côncavo é virtual, direita e maior do que o objeto. A medida que o objeto se afasta do espelho e se distancia dofoco, a imagem conjugada é real e invertida e aproxima-se dele, tendendo gradativamente ao plano focal. Percebemos então que quando um objeto se afasta do espelho, há uma descontinuidade que se dá quando o objeto passa pelo foco afastando-se do espelho: a imagem que era virtual e direita antes do foco, passa a ser real e invertida depois do foco, saindo da condição do infinito virtual (no outro lado do espelho) para o infinito real (no lado do espelho em que o objeto se encontra).
Por meio da esquação de Gauss foi possível notar essa descontinuidade:
Se (distância do objeto ao espelho) é igual a (distância focal do espelho), o inverso de (distância da imagem ao espelho) é igual a zero. Portanto, a distância da imagem ao espelho é indefinida, já que é igual à unidade dividida por zero.
Como a distância do objeto ao espelho não chegou a no máximo 30 cm, fica claro que o objeto jamais esteve sobre o foco ou entre o foco e o vértice, logo, a imagem projetada no anteparo foi sempre real e invertida.
O desenho encontra-se anexado.
CONCLUSÃO
Com a realização dos experimentos foi possível verificar e confirmar o fenômeno de reflexão sofrido pela luz assim como suas características e comportamentoem diferentes meios e superfícies. 
 Foi possível compreender a semelhança entre o ângulo dos raios incididos e os raios refletidos numa superfície de forma coplanar, verificando a veracidade das leis da reflexão através do experimento 1. 
No experimento 2, foi possível realizar procedimentos para a associação de espelhos com diferentes ângulos observando, através da inserção de um objeto entre dois espelhos, que a quantidade de imagens formadas nos espelhos depende do ângulo entre eles. Os resultados foram confirmados através da formula teórica. Constatou-se também, que no caso de espelhos paralelos, infinitas imagens seriam formadas. 
No experimento 3 foi analizada a reflexão da luz em espelhos concavos e constatou-se que os raios incididos paralelamente convergem em direção ao foco, que é real. Já no expelho convexo, utilizado para experimento 4 , percebeu-se que os raios incididos sobre o espelho divergem, mas seus prolongamentos convergem exatamente no foco, denominado foco virtual nesse caso.
E o por ultimo, no experimento 5 pudemos observar as diferentes caracteríscias da imagem formada quando se varia a posição entre um objeto e o espelho, compreendendo o na prática o que a lei de Gauss diz.