Refração da luz 3

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A REFRAÇÃO DA LUZ E AS LEIS DA REFRAÇÃO
Grupo:
Denerval, 201603017241
João Paulo, 201602642605
Marcos, 201603017232
Veriscimo, 201602813311
Luiz Antônio 201602727252
Sidclay 201602651493
 
DATA: 12/06/2017
TURMA: 3156
PROFESSOR: Ciro Muri
DISCIPLINA: FÍSICA TEÓRICA EXPERIMENTAL II 
1 - Título:
A REFRAÇÃO DA LUZ E AS LEIS DA REFRAÇÃO
2 - Objetivo:
Identificar e conceituar:
Dióptro
Raio Incidente
Raio Refratado
Ponto de incidência
Ângulo de incidência e ângulo de refração
Disperção
Enunciar:
A primeira lei da refração
A segunda lei da refração
Conceitos e determinar o ângulo de refração
Definir e determinar:
O índice de refração absoluto;
O índice de refração relativa; 
3 - Fundamentos teóricos: 
	
	Denominamos refração o fenômeno de mudança de direção de um raio luminoso ao passar de um meio de propagação para outro cujas características são diferences ao que tange a transmissão de luz. Por exemplo,um feixe atinge uma superfície que separa o ar e a água, parte da energia luminosa é refletida e uma outra parte penetra no segundo meio, porém com uma certa mudança de direção. Mas, quando a incidência da luz dá-se num ângulo de 0° com a normal no ponto de incidência, não há mudança na direção. 
Um exemplo prático da difração é verificado quando se toma algum tipo de líquido transparente com o auxílio de um canudo. Ao olharmos para a parte do canudo que se encontra imersa no líquido, temos a impressão de que tal objeto está “quebrado”, mas não é necessariamente isto que ocorre. O que acontece é que o ar e o líquido possuem características de transmissão da luz diferentes. Este é o fenômeno conhecido como refração. 
Os meios de propagação possuem uma característica própria quanto à transmissão de luz, tal índice é denominado de Índice de Refração.
Índice de refração é uma grandeza que expressa a velocidade que a luz possui num determinado meio de transmissão e é definido por onde c é a velocidade da luz no vácuo e v é a velocidade da luz no meio em questão. É válido ressaltar que o índice de refração depende do comprimento de onda da luz. Este é o chamado índice de refração absoluto, mas geralmente, como o fenômeno envolve dois meios, é costume definir-se o índice de refração relativo entre os meios envolvidos. Este índice é obtido através da razão entre os índices destes meios. Por exemplo, se quisermos saber o índice de refração do meio A em relação ao meio B, fazemos: 
. 
Através da propriedade de que os raios de incidência, a normal e o raio de refração estão em um mesmo plano, ou seja, são coplanares, a relação abaixo é válida. Esta é a chamada Lei de Snell-Descartes. 
Trabalharemos também com um objeto chamado de Dióptro, que nada mais é que o conjunto de dois meios homogêneos e transparentes separados por uma superfície plana
O Dióptro utilizado em nosso experimente é formado por acrílico, o que é um material transparente, porém com índice de refração diferente do que possui o ar. Outro elemento ótico que utilizaremos neste experimento é a Lâmina de Faces Paralelas. A lâmina de faces paralelas é formada por dois dióptros planos paralelos, portanto, sendo formada por três meios homogêneos e transparentes, separados por duas superfícies planas paralelas. 
Através de estudos realizados neste sentido, concluiu-se que na lamina de faces paralelas, sendo iguais os meios externos, o raio emergente é par alelo ao raio incidente, ocorrendo apenas um desvio (d) lateral (translação) do raio luminoso ao atravessar a lâmina. 
Um elemento ótico hoje em dia bastante f alado é a Fibra Ótica. Fibras ópticas são “fios de vidro”, amplamente utilizados nas telecomunicações e seu funcionamento é simples: cada filamento constituinte de uma fibra óptica é formado basicamente de um núcleo central de vidro com índice de refração elevado e de uma casca envolvente feita de vidro com índice de refração menor. 
Seu funcionamento ocorre da seguinte forma: o feixe de luz que penetra no filamento sofre sucessivas reflexões totais na superfície de separação entre os dois tipos de vidro, assim vai caminhando, podendo percorrer dessa forma até milhares de quilômetros, devido à baixa perda de energia. Por isso, modulada de modo conveniente, essa luz pode ser transformada em sinal elétrico, sonoro ou luminoso conforme a informação transmitida. 
Vejamos algumas das vantagens de se utilizar fibras óticas ao invés de cabos 
metálicos:
Elas multiplicam por mil ou mais a capacidade de transportar informações; 
 Sua matéria-prima (sílica) é mais abundante que os metais, contribuindo assim para baixar o custo de produção; 
 Não sofrem interferências elétricas ou magnéticas, impedindo assim que haja as linhas cruzadas e até mesmo os grampos telefônicos; 
 São imunes a falhas, o que tornas as comunicações mais confiáveis; 
 Os fios de vidro são mais resistentes à ação do ambiente, ou seja, não enferrujam com a umidade, não se oxidam e não são atacadas pelos agentes químicos que normalmente agem sobre os metais.
 
A reflexão interna total é o mais importante conceito físico que se aplica numa fibra ótica, pois é nisto que se baseia o princípio de transmissão de todas as fibras. Porém, se o ângulo do raio refratado tende a 90º, isto pode comprometer a transmissão, este ângulo é então chamado de ângulo crítico. 
Uma fibra óptica é um capilar formado por materiais cristalinos e homogêneos, 
transparentes o bastante para guiar um feixe de luz (visível ou infravermelho) através de um trajeto qualquer. As estruturas básicas desses capilares são cilindros concêntricos com determinadas espessuras e com índices de refração tais que permitam o fenômeno da reflexão interna total. O centro da fibra é chamado de núcleo e a região externa é chamada de casca. 
Para que ocorra o fenômeno da reflexão interna total é necessário que o índice de refração do núcleo seja maior que o índice de refração da casca, pois a reflexão total ocorre quando o sentido de propagação da luz for do meio mais refringente para o menos refringente.
 
Existem ainda os guia de ondas, que têm um funcionamento baseado na reflexão interna total. Tal fenômeno já foi explicado anteriormente
4 - Material Utilizado:
01 painel básico para banco óptico;
01 Lanterna laser
01 Perfil dióptrico em forma de meio círculo
01 Calculadora
5 - Procedimento experimental:
Fixamos o dióptro semicircular de acrílico, e o seu perfeito assentamento ocorreu quando não se observava desvio na direção do raio refratado. Neste caso o raio incidente estava incidindo perpendicularmente à superfície dióptrica curva. Giramos o dióptro 180° e observamos que o raio incidente penetrou no dióptro plano pelo ponto central e saiu normal a superfície dióptrica curva do semi – círculo. Fizemos as anotações e usamos a seguinte equação para chegar nos resultados abaixo
N1seno (i) = N2seno(r) para achar os ângulos e após fizemos os indíces de incidência (i)/ índices de refração (r) e chegamos a uma média aproximada de 1,5 da reflexão total.
6 - Analise dos dados:
7 - CONCLUSÕES:
Neste experimento podemos observar a luz sendo refletida totalmente quando usamos o método de Pfund. Sob ângulos menores que o crítico observou a refração parcial, sendo o círculo brilhante correspondente a luz refratada, e o círculo interno escuro correspondente a luz refletida totalmente. Para ângulos a cima do ângulo critico teremos que a luz será apenas refletida de volta. 
Comparando alguns valores de índice de refração teóricos e práticos, podemos notar que os valores práticos apresentam pequenas variações que são aceitáveis devidos aos possíveis erros de paralaxe e até mesmo desvios causados pelo menisco dos vidros em estudo.
9 – BIBLIOGRAFIA:
MATERIAL ULTILIZADO EM AULA
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