Relatório 1 A REFRAÇÃO DA LUZ E SUAS LEIS

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A Refração da Luz e suas Leis
Luiz Gustavo Lima, Maria Julia Garcez, Vinícius Pulquério – Turma L1.
30327074 – Bacharelado em Agronomia
Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT
E-mail da classe: agronomia20171@hotmail.com
Resumo. Relatório de experimento realizado em laboratório para complemento no assunto de “refração da luz e suas leis” da matéria de física. A partir do experimento relatado, pode-se confirmar fatos teóricos de maneira prática. Posteriormente o experimento é descrito para futura reprodução. 
Palavras chave: experimento, refração, reflexão, ângulo, luz.
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Introdução
Quando a luz passa de um meio material para outro meio ocorre duas coisas. A primeira é que a velocidade da luz muda. A segunda é que quando a incidência não é oblíqua, a direção de propagação também. A passagem da luz de um meio para outro damos o nome de refração.
A refração é, de um modo simplificado, é a passagem da luz por meios com diferentes índices de refração. A refração modifica a velocidade da luz, mesmo que a direção permaneça a mesma (caso a luz incida perpendicularmente à superfície)[1].
Quando um raio de luz incide obliquamente – fazendo um ângulo α com a reta normal à superfície – na interface entre dois meios, por exemplo, ar-vidro, tem-se um raio refletido fazendo um ângulo α’ com a normal, de maneira que α’= α . O que é conhecido como Lei da reflexão. Já o raio refratado fará um ângulo ɤ também em relação à normal que obedecerá a Lei da refração, dada por[2]:
n1.sen α = n2.sen ɤ
Dessa igualdade tiramos:
sen α / sen ɤ = n12
A Segunda Lei da Refração foi descoberta experimentalmente pelo holandês Willebrord van Royen Snell (1591-1626) e mais tarde deduzida por René Descartes, a partir de sua teoria corpuscular da luz. Nos Estados Unidos, ela é chamada de Lei de Snell e na França, de Lei de Descartes; no Brasil é costume chama-la de Lei de Snell-Descartes[1].
Fig. 1: Diagrama para medir os ângulos de reflexão e refração em um prisma semicircular. É retratado o ângulo de incidência (α), ângulo de reflexão (α’) e o ângulo de refração (ɤ).
Procedimento Experimental
Logo após a montagem dos equipamentos, foi verificado se a lanterna e os acessórios estavam funcionando corretamente. A lanterna de luz branca ficou sobre o barramento, com a parte frontal alinhada na marca 0A da mesa suporte, e realizamos o ajuste focal da lâmpada na posição dos 20 mm. O primeiro cavaleiro magnético e a mesa suporte com o diafragma de uma rachadura posicionado e alinhado, pela escala inferior, sobre a marca de 18 mm. O segundo cavaleiro magnético com a lente de 8 dióptrias foi colocada à esquerda na marca de 160mm da escala inferior. (Algumas vezes foi necessário alterar estas marcas para que a o feixe de luz ficasse orientado adequadamente sobre o barramento. O terceiro cavaleiro com lente de 4 dióptrias foi alinhado à esquerda pela escala inferior, na marca de aproximadamente 525 mm. Também colocamos à direita do barramento e levemente inclinado para interceptar os feixes luminosos, fazendo com que os “raios” de luz visível apareçam sobre o mesmo. Desta forma conseguimos identificar o ângulo. Em um segundo procedimento, colocamos o dióptro em forma de semicírculo sobre o disco ótico e ligamos a lanterna.
Giramos o disco onde se encontra o dióptro, em sentido horário, de modo que o ângulo entre o raio incidente e a reta normal, variasse lentamente de 20° a 50°. Em seguida fixamos no instante em que o raio incidente estava na marca dos 50°. Realizamos o movimento e analisamos os resultados.
Reconhecemos “i” como ângulo de incidência e “r” como ângulo de refração, procedemos de maneira análoga ao especificado logo acima, e montamos e completamos uma tabela com as seguintes informações: ângulo de incidência, seno (i), ângulo de refração, seno (r) e sen (i) /sen(r). Também determinamos o índice de refração relativo do acrílico em relação ao ar, determinamos a velocidade da luz no acrílico e o índice de refração absoluto “n” do acrílico.
Resultados e Discussão das questões
Quando se desligou a luz do ambiente para que fosse observado somente o feixe de luz luminoso do experimento, o raio incidente sobre o dióptro de acrílico resultou em um raio refletido diametralmente oposto ao incidido, em uma situação em que o feixe da luz incidente penetra perpendicularmente em relação a superfície do dióptro. Neste caso, o ângulo formado entre o feixe incidente e anormal no ponto de incidência é de 180°, pois o raio de reflexão segue na mesma direção, mas em sentido oposto ao raio incidido , enquanto que o ângulo formado pelo feixe refratado e o feixe incidente é de 0°, pois 
aquele mantém mesma direção e sentido que este. Logo, não se fala em refração, pois o ângulo de incidência não muda quando o feixe muda de um meio para o outro. À medida que girasse lentamente o disco no sentido horário de 0° a 45°, o anglo entre o incidente e a reta normal vai aumentando gradativamente até chegar ao patamar dos 45°, o ângulo entre o feixe incidente e o refletido formam um valor de 90°. 
Foi observado que quando o dióptro é posicionado em relação ao feixe de incidência, o ângulo formado pelo eixo refratado e a normal é de cerca de 29,5°.
Variando o ângulo do eixo incidente em relação à superfície do dióptro, observa-se que quando o feixe de luz passa de um meio menos denso para um meio mais denso o raio refratado se aproxima da normal. Observa-se também que os raios incidente, refletido, refratado e a reta normal encontram-se no mesmo plano, ou seja, são coplanares.
Tabela 1: Ângulo de incidência (α), ângulo de refração (ɤ) e Está também é a mesma tabela anterior, colocada em tamanho grande.
	α
	ɤ
	sen α / sen ɤ
	20º
	º
	1,465
	25º
	17º
	1,445
	30º
	20º
	1,462
	35º
	23,5º
	1,439
	40º
	26º
	1,466
	45º
	29,5º
	1,436
	50º
	32º
	1,445
Tabela 2: Considerando o índice de refração da luz no ar igual ao índice de refração da luz no vácuo (n1= 1,00), ângulo de incidência (α), ângulo de refração (ɤ) , índice de refração relativo do corpo de prova de dióptro em relação ao ar (n2).
	n1
	α 
	ɤ
	n2
	1,00
	20°
	13,5°
	1,465
	1,00
	25°
	17°
	1,445
	1,00
	30°
	20°
	1,462
	1,00
	35°
	23,5°
	1,439
	1,00
	40°
	26°
	1,466
	1,00
	45°
	29,5°
	1,436
	1,00
	50°
	32°
	1,445
Para calcular o n2, foi utilizada a Lei de Snell: senα . nα = nɤ . senɤ.
Conclusão
Durante a prática observou-se que a luz penetra em qualquer meio de densidades diferentes, todavia com velocidades diferentes. Também chamamos de índice de refração absoluto (n) de um meio, a razão entre a velocidade da luz no vácuo pela velocidade que ela adquire ao entrar neste meio. O índice de refração também depende da frequência da onda da luz incidente, sendo importante a identificação do tipo de radiação monocromática utilizada na determinação.
A não ocorrência de erros experimentais é praticamente impossível. Nota-se que mesmo havendo um empenho para a minimização desses erros, com a utilização de equipamentos adequado e calibrados, ambientes adequados, entre outros, sempre existirá erros.
Referências
[1] relatório experimental física REFRAÇÃO, SCRIBD. Disponível em: https://pt.scribd.com/document/97361663/relatorio-experimental-fisica-REFRACAO. Acesso em 21 de agosto de 2017.
[2] Refração e Reflexão da Luz, UFMG. Disponível em: http://www.fisica.ufmg.br/~labexp/roteirosHTML/O-RR.htm. Acesso em 22 de agosto de 2017.
 [3]	HALLIDAY,RESNICK e WALKER, Fundamentos da Física, volume 4: Óptica e Física moderna, 8°edição, Editora LTC, Rio de Janeiro-2010, páginas (17-27).
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