DECOMPOSIÇÃO E REFLEXÃO DA LUZ

Prévia do material em texto

6º Aula Prática Fenômenos Físicos e Químicos Aplicados IV
	2º Semestre
2015
 DECOMPOSIÇÃO E REFLEXÃO DA LUZ
OBJETIVOS
 
Pesquisar sobre o raio de luz, feixe de luz, luz, decomposição da luz, reflexão da luz, luz monocromática e policromática.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Luz Monocromática e Policromática
Classificamos a luz como monocromática e policromática de acordo com a cor de sua luz. [1]
A luz monocromática é constituída apenas de uma cor, definida como uma onda eletromagnética visível, sendo associada a apenas uma freqüência, como diferentes frequências indicam diferentes cores, por exemplo, a luz amarela emitida pelas lâmpadas a vapor de sódio incandescente. Utilização: em medições ópticas de precisão. [1]
Já a luz policromática, que apresenta uma larga combinação de comprimentos de onda, podendo ser composta por duas ou mais cores monocromáticas. Um bom exemplo é a luz branca emitida pelo sol ou até mesmo as lâmpadas comuns em residências. A cor branca é a união de todas as cores existentes. Se usarmos um prisma pode verificar que a luz policromática se transforma em mais de um tipo de luz monocromática. Utilização: em microscópio petrográfico. [1]
Raio de luz
São representações de linhas orientadas, que apresentam e indicam a direção e o sentido de propagação da onda luminosa em determinado espaço. Propagando-se em meio homogêneo, a luz sempre percorre trajetórias retilíneas e em meios não-homogêneos é que a luz pode ser descrita como curvilínea. [1]
Feixe de luz
É um conjunto de raios luminosos, sendo dividido em feixe divergente, convergente e cilíndrico.
Feixe Convergente: ao longo de uma trajetória os raios de luz vão se aproximando um dos outros. Exemplo: quando colocamos uma lupa na luz do sol, a luz se focaliza em um determinado ponto. [1]
Feixe Divergente: ao longo de uma trajetória os raios de luz vão se afastando uns dos outros. Exemplo: quando a luz sai de uma lanterna e o foco vai se abrindo (divergindo). [1]
Feixe Paralelo: quando os raios de luz se mantêm paralelos ao longo de uma trajetória. Exemplo: canhão de luz, onde o foco de luz se mantém cilíndrico. [1]
Prisma
É um sólido geométrico formado por uma face superior e uma face inferior, paralelas e congruentes ligadas por arestas. As laterais de um prisma são paralelogramos, fazendo um formato de uma pirâmide. Esse elemento óptico transparente com superfícies retas e polidas que é capaz de refratar a luz nele incidida. Ele separa a luz branca policromática nas sete cores monocromáticas do espectro visível (vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, azul anil e azul violeta), além de que, em algumas situações poder refletir tais luzes. Funcionamento: a luz branca incide sobre a superfície do prisma, sua velocidade é alterada, no entanto, cada cor da luz branca tem um índice de refração diferente, e logo ângulos de refração diferentes, chegando à outra extremidade do prisma separada. [1]
Decomposição da luz
É quando a luz se decompõe em vários comprimentos de ondas. Utilizamos um prisma para decompor a luz normal (branca), ao atravessar o mesmo a luz branca se decompõem, em sete cores ( vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul cian, azul anil e azul violeta) essa ocorrência está ligada à diferença de velocidade de propagação dos diversos raios luminosos. Um exemplo muito fácil e utilizado para se observar esse fenômeno é você fechar a janela de algum local deixando só um feixe de luz do sol passando por ela e tendo em mãos um cd, no qual a luz atingirá esse cd e decompondo as cores do arco-íris na parede. [1]
Espelhos esféricos
Qualquer calota esférica que seja polida e possua alto poder de reflexão podem se chamar de espelhos esféricos. Ao partimos essa calota esférica, uma de suas superfícies é espelhada, com reflexão regular, surgindo assim dois tipos de espelhos, os côncavos e os convexos. Quando a superfície refletida for a parte interna da esfera cortada, será chamada de espelho côncavo, já quando a superfície refletida for a externa, será chamada de espelho convexo. Principais elementos dos espelhos esféricos: C: centro de curvatura, F: foco principal, V: vértice do espelho, R: raio de curvatura, f: distância focal, α: ângulo de curvatura. [1]
Lentes esféricas
Um sistema óptico constituído de três meios homogêneos e transparentes, sendo que as fronteiras entre cada par sejam duas superfícies esféricas ou uma superfície esférica e outra plana, as quais chamamos de faces da lente. Podemos observar seis tipos de lentes: biconvexa, plano-convexa, côncavo-convexa, bicôncava, plano-côncava, convexo-côncava. [1]
As lentes que são de bordos delgados, no ar, são convergentes e as que são de bordos espessos, no ar, são divergentes. [1]
Lentes convergentes: é quando um feixe de luz paralelo, incidente nela, forma um ponto de imagem real, utilizamos o sinal de positivo para representar sua distância focal. [1]
Lentes divergentes: é quando um feixe de luz paralelo incide nela, formar um ponto virtual, utilizamos o sinal de negativo para representar sua distância focal. [1]
Lentes biconvexas: são convexas em ambas as faces e tem a periferia mais fina que a região central. [1]
Lentes plano-convexas: é plana em uma das faces e convexa em outra, tem a periferia mais fina que a região central. [1]
Lentes côncavo-convexas: tem uma de suas faces côncava e outra convexa, tem a periferia mais fina que a região central. [1]
Lentes bicôncavas: são côncavas em ambas as faces e tem a periferia mais espessa que a região central. [1]
Lentes plano-côncavas: é plana em uma das faces e côncava em outra, tem a periferia mais espessa que a região central. [1]
Lentes convexo-côncavas: tem uma de suas faces convexa e outra côncava, tem a periferia mais espessa que a região central. [1]
Máquina fotográfica
É um equipamento capaz de projetar e armazenar uma imagem em um anteparo. Nos antigos equipamentos, onde um filme deve ser posto dentro da câmera, o anteparo utilizado é um filme fotossensível capaz de propiciar uma reação química entre os sais do filme e a luz que incide nele. [1]
No caso das câmeras digitais, uma das partes do anteparo consiste em um dispositivo eletrônico, conhecido como CCD (Charge-Coupled Device), que converte as intensidades de luz que incidem sobre ele em valores digitais armazenáveis na forma de Bits (pontos) e Bytes (dados). [1]
O funcionamento óptico da câmera fotográfica é basicamente equivalente ao de uma câmera escura, com a particularidade que, no lugar do orifício uma lente convergente é utilizada. No fundo da câmera encontra-se o anteparo no qual a imagem será gravada. A lente que é colocada no local do orifício é denominada lente objetiva da máquina e possui um mecanismo que faz com que essa lente se aproxime ou afaste do filme, a fim de que a imagem do objeto seja nítido nele, esse processo denomina-se focalização. Quando se dispara a máquina, o diafragma se abre por uma fração de segundos, permitindo a entrada da luz e a sensibilidade do filme. [1]
Espelhos planos
É onde a superfície de reflexão é totalmente plana e polida, sendo capaz de refletir regularmente a luz. Se colocarmos uma pessoa de frente ao espelho a imagem obtida é virtual, parecendo-se formar atrás do espelho, é direita e do mesmo tamanho da pessoa, forma-se à mesma distância do espelho que o objeto, simétrica do objeto em relação ao espelho. Mas não podemos confundir, a nossa imagem produzida pelo espelho plano com a maneira que nos vemos nesse espelho. Quando nos vemos num espelho plano, estamos vendo a imagem real projetada em nossa retina pelo sistema de lentes do olho e o tamanho da imagem varia com a distância ao espelho plano. Quando nos afastamos do espelho plano vemos nossa imagem menor. Os raios que partem de um objeto, diante de um espelho plano, refletem-se no espelho e atingem nossos olhos. Assim, recebemos raios luminosos que descreveram uma trajetória angular e temosa impressão de que são provenientes de um objeto atrás do espelho, em linha reta. O espelho plano fornece apenas uma imagem de cada objeto. Se o objeto for virtual, a imagem será real. Para que a superfície considerada seja um bom espelho é ainda necessária que a variação do poder refletor com o ângulo de incidência seja a menor possível, por esta razão os espelhos devem ser superfícies metálicas. [1]
EQUIPAMENTOS E MATERIAIS NECESSÁRIOS
Banco óptico
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
 
No experimento, o equipamento foi montado pelo professor. A seguir, a fonte de luz foi ligada e o raio luminoso foi ajustado bem no centro do transferidor. Colocamos os espelhos côncavo, convexo, a lente de bordos finos, a lente dos óculos e o prisma no disco óptico e giramos o disco de modo que o ângulo de incidência virasse. Através desse procedimento, pudemos observar as reações da luz sobre os materiais usados no experimento. 
RESULTADOS E ANÁLISES
Ao estudarmos e analisarmos a reflexão da luz em espelhos côncavos, observei que os raios luminosos refletem no espelho convergindo para um mesmo ponto. Os feixes refletidos se cruzaram em um ponto específico situado sobre o eixo principal do espelho côncavo.
Com as observações feitas acerca da reflexão da luz em espelhos convexos, verifiquei que os raios luminosos incidem no espelho convexo e divergem, porém, se prolongar os raios com o auxílio de uma régua podemos encontrar o foco, que é o ponto de cruzamento do feixe refletido com o eixo principal. 
Usando as lentes de bordos finos, observei que a luz incidiu paralelamente entre si em uma lente convergente, onde refratou tomando direções que convergiu para um único ponto. O mesmo resultado ocorreu com as lentes dos óculos.
CONCLUSÃO
A reflexão da luz em espelhos côncavos, convexos e lentes nos revelou a real aparência dos feixes luminosos quando estes incidem em um espelho esférico. Podemos com isso, identificar os pontos elementares, tais como foco e vértice e partindo desse conhecimento, determinar a natureza da imagem obtida, se é real ou virtual e do comportamento dos raios luminosos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Só Física, Óptica. Disponível em: <http://www.sofisica/optica/fundamentos.htm> 
 Acesso em 10 de Novembro de 2015.