Relatório- DISPERSÃO E RECOMPOSIÇÃO DA LUZ BRANCA

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DISPERSÃO E RECOMPOSIÇÃO DA LUZ BRANCA 
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Cuiabá/MT Março/2016
Discentes: Ariela Conejo, Renner Siqueira e ThiagoFinazzi.
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Física IV, no Curso de Engenharia Elétrica, na Universidade Federal de Mato Grosso.
Profº. Érica de Mello Silva.
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Cuiabá/MT Março/2016
1- SUMÁRIO:
2	OBJETIVOS.....................................................................................4
3	MATERIAIS UTILIZADOS............................................................4
4	INTRODUÇÃO................................................................................4
5	FUNDAMENTAÇÃO TERÓRICA.................................................5
6	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL...........................................6
 	 6.1 PERGUNTAS E RESPOSTAS........................................................7
	 6.2 ANEXO.............................................................................................7
	7	DESENVOLVIMENTO...................................................................8
	8	CONCLUSÃO..................................................................................8
	9	REFERENCIAS................................................................................9
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OBJETIVOS:
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Observar a dispersão e a recomposição da luz branca.
Calcular os índices de refração do prisma para diferentes cores.
3- MATERIAIS UTILIZADOS:
 Transformador 12V CC;
 Banco Ótico;
 Fonte luminosa com lente condensadora
 3 lentes condensadoras;
 Placa com fenda;
 Transferidor Ótico;
 Prisma de vidro;
 Esquadro pequeno.
4- INTRODUÇÃO:
A dispersão é um fenômeno óptico que consiste na separação da luz branca em várias cores, cada qual com uma frequência diferente. Esse fenômeno pode ser observado por exemplo, em um prisma de vidro. O célebre físico e matemático, Isaac Newton, observou esse fenômeno e no ano de 1672 publicou um trabalho, no qual apresentava suas ideias sobre a natureza das cores. A interpretação sobre a dispersão da luz e a natureza das cores, dada por Isaac Newton, é aceita até hoje, fato esse que não ocorreu com o modelo corpuscular da luz elaborado por esse mesmo cientista.
Esse fenômeno se dá em razão da dependência da velocidade da onda com a sua frequência. Quando a luz se propaga e muda de um meio para outro de desigual densidade, as ondas de diferentes frequências tomam diversos ângulos na refração, assim sendo, surgem várias cores. Newton não foi o primeiro a perceber esse acontecimento. Muito antes dele já se tinha o conhecimento que a luz branca, ao atravessar um prisma com densidade diferente a do ar, originava feixes coloridos de maior ou menor intensidade. Antes de Newton, acreditava-se que a luz, oriunda do Sol, era pura e que o surgimento das cores ocorria em razão das impurezas que o feixe de luz recebia ao atravessar o vidro. 
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 Isaac Newton trabalhou no polimento de peças de vidro e obteve um prisma retangular com o qual realizou um experimento que ele já tinha conhecimento. Newton descreveu seu procedimento experimental da seguinte forma: “...tendo escurecido o meu quarto, fiz um pequeno orifício na janela, de modo a deixar penetrar uma pequena quantidade conveniente de luz solar. Coloquei o prisma em frente ao orifício, de maneira que a luz, ao se refratar, indicasse na parede oposta. Foi um agradável divertimento observar as intensas e vivas cores ali projetadas...”. 4
Newton não concordava com a ideia de que a luz era pura e que a cores se formavam em virtude de impurezas que eram acrescentadas a ela. Crendo que essa ideia era falsa, ele realizou outro experimento para mostrar que esse pensamento estava incorreto. O que ele fez foi fazer com que apenas uma das cores passasse através de um segundo prisma, também de vidro. Feito isso, percebeu que o feixe luminoso não sofria nenhuma alteração e, dessa forma, constatou que um prisma não acrescentava nada ao feixe luminoso que passa através dele. Mas ainda faltava uma explicação concreta para esse fenômeno. Assim ele lançou a hipótese de que a luz não era pura, mas sim formada pela superposição ou mistura de todas as cores do espectro. E ao passar por um prisma de vidro sofria o fenômeno da difração, que é a decomposição da luz branca em várias cores. 
5- FUNDAMENTAÇÃO TEORICA:
A decomposição da luz branca em cores por um prisma (Fig. 1) é devida a dispersão, isto é, ao fato que o índice de refração depende do comprimento de onda. A fórmula que relaciona o índice de refração (n) com o comprimento de onda (L), n = n (L), se denomina relação de dispersão e o objetivo deste experimento é determinar a relação de dispersão do vidro de um prisma.
A dispersão da luz se manifesta em fenômenos naturais, como o arco íris (Fig. 1), e em vários campos da ciência e tecnologia. Por exemplo, em lentes dá lugar à aberração cromática e, em comunicações por fibra óptica, produz um alargamento dos pulsos de luz que se propagam nas fibras, limitando a taxa de transmissão. Assim, conhecer a relação de dispersão é importante para projetar lentes de câmeras, telescópios e microscópios e sistemas de comunicação óptica.
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Figura 1 – Dispersão pelo prisma.
A variação do índice de refração com o comprimento de onda para diversos vidros utilizados em óptica. Na região do espectro visível, na maioria dos materiais o índice de refração diminui com o comprimento onda (este comportamento se diz dispersão normal; se dn/dL> 0 se diz dispersão anômala) e, portanto, luz vermelha viaja mais rápido que luz azul.
Figura 2 – Desvio de um raio de luz por um prisma.
6- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E RESULTADOS:
Ao início do experimento, foi ligada a fonte luminosa e ajustadas as lentes, depois colocada a placa com fenda no banco ótico para que pudesse obter um feixe de luz no centro do transferidor ótico.
Em seguida posicionou-se o transferidor ótico para que coincidisse com a normal da face do prisma com o zero da escala.
Após isso, as luzes do laboratório foram desligadas, e com isso observou-se os efeitos de difração do feixe de luz ao incidir no prisma de vidro de acordo com o ajuste feito no transferidor ótico.
Logo, girou-se o transferidor ótico, para observar o espectro de luz decomposto sob o anteparo. A luz branca foi decomposta ao entrar no prisma em quatro cores (azul, verde, amarelo, vermelho). Isso se deu pelo fato de que as cores da luz possuem frequência diferente, quando passam do ar para o prisma ocorre uma mudança no ângulo de refração das cores e ao olho humano ficam nítidas as cores decompostas. 6
Depois de observado o fenômeno da dispersão da luz decomposta, ajustamos a terceira lente condensadora entre o feixe refratado e o anteparo. Observamos que a luz branca volta a sua forma inicial, logo, branca. 
Em seguida giramos o transferidor ótico para que o ângulo de incidência fosse igual ao ângulo de refração, obtemos um ângulo de 45°, observamos que o ângulo refratado da cor vermelha foi de 44° e da cor verde foi de 47°, assim encontrou-se ‘n’, tanto para a cor vermelha quanto para a cor verde.
6.1- PERGUNTAS E RESPOSTAS:
1. Explique o fenômeno observado.
R = A refração é o processo de desvio do feixe de luz que, ao passar de um meio material para outro sofre um atraso. Um lado da onda de luz desacelera primeiro que o outro, causando a separação das luzes.
2. Por que a lente condensadora colocada entre o prisma e o anteparo recompôs a luz branca?R = As lentes condensadoras são lentes que alinham os feixes de luz refratados de volta a luz de origem, ou seja, uma única luz branca.
6.2- ANEXO:
	
	
	
	Figura 1 – Fonte de tensão
	Figura 2 – Fonte luminosa com lente condensadora
	Figura 3 – Placa com fenda
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	Figura 4 – Lentes condensadoras
	Figura 5 – Transferidor ótico
	Figura 4 – Lente condensadora (fora do banco ótico)
7- DESENVOLVIMENTO:
Temos que se Ɵ = Ɵ’, então α = α’ e α’ = (Φ /2) = (60/2) = 30° Usando a lei de Snell, temos: n* sen α’ = 1* sen α, portanto, n = sen α’/ sen 30°.
Observou-se que para a cor vermelha obteve-se um ângulo de 44º e para a cor verde um ângulo de 47°.
nv (índice de refração da cor vermelha).
𝒔e𝒏 43°
𝒏𝒗=
 se𝐧 30°
= 1,3639
nv = nvd (índice de refração da cor verde).
𝒔e𝒏 44°
𝒏𝒗=
 se𝐧 30°
= 1,389
8- CONCLUSÃO:
Conclui-se que a luz que inicialmente era branca, após ser refratada no prisma de vidro da origem a quatro luzes, citada acima (procedimento experimental e resultados), devido a uma 8
desaceleração da onda de luz branca, causando a separação das luzes. E que as lentes condensadoras alinham os feixes de luz refratados de volta a luz de origem, ou seja, uma única luz branca.
9- REFERENCIAS:
- YOUNG H. D. e FREEDMAN R. A., Sears & Zemansky Física IV – Ótica e Física
Moderna, São Paulo: Pearson Education do Brasil, 12a Edição.
- HALLIDAY D., RESNICK R. e KRANE K. S., Física 4, RJ, LTC Editora S. A.
- BAUER W., WESTFALL G. D. e DIAS H., Física para Universitários – Óptica e Física
Moderna, São Paulo: Mc Graw Hill - Bookman
- Física vol 4_ Tipler, Paul Allenl.
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