Relatório 6 Lei de Raflexão e Refração

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
RELATÓRIO 6 – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL B
LEI DA REFLEXÃO E LEI DA REFRAÇÃO
ADRIANA PEREIRA DE SOUZA (21453636)
IAGO BRUNO PACHECO FERREIRA (21453635)
IGOR MORAES BEZERRA CALIXTO (21456321)
RUY JARLEY BRANCHES MATOS (21453439)
VANESSA DE SOUZA LIMA (21453637)
MANAUS (AMAZONAS)
2015/3
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
RELATÓRIO 6 – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL B
LEI DA REFLEXÃO E LEI DA REFRAÇÃO
 
Relatório 6, de Física Geral e Experimental B, sobre Lei da Reflexão e Lei da Refração, orientada pelo professor Emanuel Costabile Bezerra, com o intuito de obter conhecimentos a respeito de um dos ramos de estudo da Física Elétrica. 
MANAUS (AMAZONAS)
2015/3
SUMÁRIO
1.Lei da Reflexão e Lei da Refração.................................................................................................4
1.1.Introdução.......................................................................................................................................4
1.2.Fundamentação Teórica..................................................................................................................4
1.3.Procedimento Experimental............................................................................................................6
 1.3.1.Parte Experimental.................................................................................................................6
1.4.Resultados.......................................................................................................................................6
1.5.Conclusão........................................................................................................................................8
1.6.Referências Bibliográficas...............................................................................................................9
 
Capítulo 6 - Unidade VI – Lei da Reflexão e Lei da Refração.
1.1. Introdução:
 Este documento apresenta relatos de uma experiência observada no Laboratório de Eletricidade e Magnetismo da Universidade Federal do Amazonas, Departamento de Física, sob a orientação de um roteiro cujo titulo é Lei da Reflexão e Lei da Refração. Os objetivos envolvem verificar as leis de reflexão e refração, determinar o ângulo limite para a interface acrílico/ar e obter o índice de refração do acrílico. Esta atividade baseia-se na medição dos ângulos de reflexão para o experimento 1 para verificar a Lei de Reflexão e dos ângulos de refração para o experimento 2 para mostrar a validade de Lei de Refração. A partir disso, pode-se calcular o índice de refração do acrílico e verificar que a propagação da luz é um interessante comportamento físico de Estudo da óptica. 
1.2 Fundamentação Teórica: 
 Quando um raio luminoso, propagando-se em determinado meio, encontra a superfície de outro meio transparente, parte dele pode ser refletida e parte transmitida. Os raios tranmitidos mudam de direção, isto é, são refratados. 
 Em um feixe de luz incidindo sobre uma superfície plana de vidro, parte da luz é refletida pela superfície e parte dela é transmitida no vidro. Note que o feixe transmitido é inclinado ou refratado quando passa através da superfície. 
 Em uma segunda situação, o feixe incidente e os feixes refletidos e refratados são representados através de raios, que são linhas tracejadas em ângulo reto com as frentes de onda. O ângulo de incidência ɵ1, o ângulo de reflexão ɵ`1 e o ângulo de refração ɵ2 também são mostrados na figura abaixo. Deve-se notar que cada um destes ângulos é medido entre a normal à superfície e o raio apropriado. O plano que contém tanto o raio incidente como a linha se superfície é chamado de plano de incidência.
 A experiência mostra que a reflexão e a refração são governadas pelas seguintes leis:
Lei da Reflexão. O raio refletido permanece no plano de incidência e ɵ´1=ɵ1. (reflexão)
Lei da Refração. O raio refratado permanece no plano de incidência e 
n1*(sen(ɵ1))=n2*(sen(ɵ2)) (refração)
onde n1 é uma constante sem dimensões chamada de índice de refração do meio 1 e n2 é o índice de refração do meio 2.
 A lei da Reflexão já era conhecida na Grécia Antiga, enquanto que a Lei de Refração foi descoberta por Willebrord Snell(1580-1626) em 1621 e reencontrada por René Descartes(1596-1650) em 1637, de modo que a equação descrita acima é conhecida como Lei de Snell(ou Lei de Snell-Descartes).
 O índice de refração de uma substância é definido como:
n=(c/v) ( Índice de Refração)
Onde c é a velocidade da luz no vácuo e v a velocidade da luz na substância em questão. O índice de refração de uma determinada substância varia com o comprimento de onda, e este fato leva ao fenômeno de dispersão, responsável pela separação das cores em experiências com prismas. Para a luz amarela do sódio(ʎ=5890 A): Ar(1,000293(CNTP)).
- A refração e a dispersão da luz branca;
 Um feixe de luz branca quando incide num prisma de vidro é um interessante fenômeno óptico de comportamento da luz. O feixe de luz que emerge do prisma de vidro é um feixe divergente , com as cores do arco-íris. Diz-se que há uma dispersão da luz branca, originando-se um espectro. As radiações azuis, de menor comprimento de onda, são mais desviadas do que as radiações vermelhas, que tem um comprimento de onda maior. O índice de refração do vidro é maior para as radiações azuis do que para as radiações vermelhas( atendendo ao ângulo de refração experimentado por cada minifeixe corado.)
 Abaixo, as representações da Lei da Reflexão e Lei da Refração:
. 
 
1.3.Procedimento Experimental:
Para que a atividade experimental fosse bem desenvolvida pelo grupo, foram utilizados alguns materiais essenciais para avaliação dos parâmetros pedidos para resolução do relatório:
	Materiais Utilizados
1 Fonte de Luz;
Condensador com diagrama;
Corpo semicircular de acrílico;
Trilho óptico;
Disco óptico;
Espelho;
Régua Graduada;
Suportes.
1.3.1.Parte Experimental 1- Reflexão da Luz:
 A atividade experimental desenvolvida pelo grupo discente realizou as seguintes etapas:
1) Foi feita a montagem do experimento conforme indicado pelo roteiro. O espelho ficou perfeitamente alinhado com um dos diâmetros de disco óptico;
2) Com a fonte de luz ligada, foi ajustado o disco de modo que o feixe luminoso coincida com a normal ao espelho. Para conseguir um feixe nítido, a distância da fonte ao condensador deve ser de aproximadamente de 11 cm.
3) Foi girado o disco óptico de 10º em 10º até 60º, anotando-se os ângulos de incidência (ɵ1) e reflexão(ɵ`1)
1.3.2. Parte Experimental 2 – Refração da Luz:
 A atividade experimental desenvolvida pelo grupo discente realizou as seguintes etapas:
1) Foi feita a montagem conforme requerida pelo roteiro, colocando no lugar do espelho o corpo semicircular transparente. Este ficou com a parte plana coincidindo com um dos diâmetros e perfeitamente centrado.
2) Foi girado o disco óptico, de modo que o feixe luminoso coincidisse com a normal. Não deve haver desvio nessa posição.
3) Foi girado o disco de 10º em 10º ate 60º, anotando os ângulos de incidência (ɵ1) e refração(ɵ2).
4) Com a régua graduada (ou com um paquímetro), foram medidos cuidadosamente os comprimentos a e b perpendiculares à normal para cada par de ângulos de incidência e de refração medidos.
5) Fez-se o feixe luminoso incidir na face curva do corpo semicircular e determinou-se o ângulo limite(ɵ2) a partir da qual não haverá mais o feixe refratado. 
1.4.Resultados 
1.4.1.Experimento 1 – Lei da Reflexão
1) Foram medidos os ângulos de incidência (ɵ1)e os ângulos de reflexão(ɵ`1) para o disco óptico:
	Ângulo de Incidência (ɵ1)
	Ângulo de Reflexão (ɵ`1)
	10º
	10º
	20º
	20º
	30º
	30º
	40º
	40º
	50º
	50º
	60º
	60º
A partir dos dados obtidos, foi confirmada a Lei de Reflexão que consiste afirmar que o ângulo de incidência em um feixe é igual ao ângulo de reflexão. 
1.4.2.Experimento 2 – Lei da Refração
1) Com os valores dos ângulos de incidência ɵ1 e de refração ɵ2, e com os valores das distâncias a e b, construiu-se uma tabela, e a partir dos valores tabelados, verificou-se a Lei para a refração ( Equação 2).
	Ângulo de Incidência (ɵ1)
	Ângulo de Refração (ɵ2)
	10º
	7º
	20º
	14º
	30º
	21º
	40º
	28º
	50º
	35º
	60º
	42º
2) A partir da Lei de Refração e do valor de ɵ2, foi determinado o índice de refração do corpo semicircular transparente.
Cálculo Básico: Fórmula: n1senɵ1=n2senɵ2
Dados: n1=1,00 (ar),ɵ1=10º,ɵ2=7º,n2=?
1*(sen10º)=(n2)*(sen7º)
0,1736481777=n2(0,1218693434)
N2= (1,424871693)
Este é o valor aproximado do índice de refração do corpo semicircular transparente.
Questões.
1) Se o corpo semicircular transparente de acrílico (n)=(1,49) fosse feito de um material cujo índice de refração é n=2,00, qual seria a mudança observada nos valores do ângulo de refração ɵ2? Qual seria o valor do ângulo limite?
A partir da mudança do índice de refração do corpo semicircular transparente, temos a tabela abaixo:
	Ângulo de Incidência (ɵ1)
	Ângulo de Refração (ɵ2)
	10º
	4,980925323º
	20º
	9,846551942º
	30º
	14,47751219º
	40º
	18,74723725º
	50º
	22,52101212º
	60º
	25,65890627º
O ângulo limite é de 90º.
2) Um raio luminoso que se propaga no ar(n=1,00) incide rasante na superfície de separação de um meio cujo índice de refração é n=2,00. Qual é o desvio sofrido pelo raio incidente?
1.5.Conclusão
 O estudo da Lei da Reflexão e da Lei de Refração é fundamental para entender diversos fenômenos ópticos e assim entender uma série de aplicações importantes dentro da indústria. Sabe-se que, conforme verificado em atividade experimental, o ângulo incidente é igual ao ângulo refletido em um disco óptico, variando de 10º a 60º, que confirma a Lei de Reflexão. Já a lei de Refração serve para identificar que a propagação da luz pode sofrer desvios, que constituiriam a refração da luz. Os ângulos incidentes no meio 1 variaram de 10º a 60º e os ângulos de refração variaram de 7º a 42º, que assim gerou um valor de índice de refração de aproximadamente 1,40. A contribuição de um físico como Willebord Snell pode evidenciar que a luz apresenta um comportamento dual, ora como partícula ora como onda, e que este comportamento foi amplamente estudado séculos depois pelo modelo da mecânica quântica. Assim, este tipo de fenômeno físico é amplamente estudado atualmente, pois existem diversas aplicações importantes para o mundo da indústria. 
 
1.6.Referências Bibliográficas.
1) CAPUANO,F.G; MARINO,M.A.M. Laboratório de Eletricidade e Eletrônica. 21ªEdição. Editora São Paulo: Erica,2005.
2) HALLIDAY, D.; and RESNICK, R. Física 4a ed., volume 4. Livros Técnicos e científicos, Rio de Janeiro, 1983. 
3) MARTINS, N. Introdução à teoria da eletricidade e do magnetismo. 2a ed. Edgard Blucher, São Paulo, 1975. 
4) RAMALHO;NICOLAU; TOLEDO. Os fundamentos da Física. Vol.03,7ªed. Editora Moderna.
5) SERWAY, R.A.;JEWETT Jr., J. W. Princípios de Física, volume 3. Pioneira Thomson Learning, São Paulo, 2004.