RELATORIO 1 REFLEXAO DA LUZ

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
UNIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA
LABORATÓRIO DE ÓPTICA, ELETRICIDADE E MAGNETISMO 
PROF: Wilson
ALUNO: Karla Rafaella Lima Santos
TURMA: 01 - PERÍODO: 2017.2 - MATRÍCULA: 117111365
REFLEXÃO DA LUZ
Campina Grande-PB, 30 de Outubro de 2017.
INTRODUÇÃO
Iremos abordar incialmente sobre a definição de Reflexão da Luz. Sempre que um raio luminoso que se propaga no ar incide na superfície de um objeto (raio incidente), parte da luz penetra nesse objeto e outra parte volta a se propagar no ar (raio refletido). A essa parte que retornou ao meio de incidência, dizemos que sofreu REFLEXÃO. Acompanhe o esquema a seguir, que explica mais detalhadamente o fenômeno da reflexão:
Uma característica da reflexão é que o raio incidente e o raio refletido e a normal (N) à superfície refletora estão no mesmo plano, ou seja, são coplanares. Além disso, o ângulo de incidência i e o ângulo de reflexão r são opostos em relação à normal e são iguais (i = r), como podemos ver na figura acima. Essas definições compõem o que se chama de LEIS DA REFLEXÃO.
Esperamos comprovar experimentalmente as características principais das Leis da Reflexão e de posse desses dados construirmos modelos de observação com superfícies refletoras planas, como os espelhos planos e em superfícies curvas, como os espelhos côncavos e convexos.
MATERIAL UTILIZADO
Nos cinco experimentos, usamos os seguintes materiais listados a seguir:
Fonte de luz branca 12 V – 21 W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento;
Base metálica (8 x 70 x 3) cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700 mm; 
Suporte para disco giratório;
Disco giratório com escala angular e subdivisões de 1°.
Superfície refletora conjugada: côncava, convexa e plana;
02 diafragmas: um com uma fenda e outro com cinco fendas;
Lente de vidro convergente plano-convexa com , DF 120 mm, em moldura plástica com fixação magnética;
02 cavaleiros metálicos;
02 espelhos planos (60 x 80) mm;
02 fixadores de espelho plano;
Vela;
Espelho côncavo e 20 cm de distância focal, em moldura plástica com fixação magnética;
Régua de 30 cm;
Anteparo para projeção com fixador magnético;
Tampa de caixa de pontas de lapiseira.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
AS LEIS DA REFLEXÃO: ESPELHOS PLANOS
Montamos o equipamento conforme a figura 4-1 contida na apostila;
Alinhamos o espelho plano do disco óptico e após girá-lo, fizemos com que o ângulo de incidência variasse de 10° em 10°. Anotamos as medidas dos ângulos de reflexão correspondentes na TABELA 4-1 da apostila.
ASSOCIAÇÃO DE ESPELHOS PLANOS
Montamos o equipamento conforme a figura 4.2 contida na apostila;
Colocamos inicialmente dois espelhos planos sobre o transferidor, de modo a obter um ângulo de 60° entre eles;
Colocamos a tampa de um lápis entre os espelhos e contamos o número de imagens refletidas pelos espelhos, anotando os dados obtidos em Nmedido na TABELA 4-2;
Calculamos o número de imagens esperado teoricamente, através da equação:
Onde é o ângulo entre os espelhos;
Realizamos os mesmos procedimentos acima para os demais ângulos, contidos na TABELA 4-2.
REFLEXÃO DA LUZ EM ESPELHOS CÔNCAVOS
Utilizando a mesma montagem do EXPERIMENTO 1 substituímos o diafragma de uma fenda pelo de 5 fendas e o colocamos no cavaleiro metálico de forma que as fendas ficassem na vertical;
Colocamos no disco óptico o espelho côncavo e ajustamos o feixe luminoso paralelamente ao eixo principal do mesmo, identificando os seus elementos principais;
REFLEXÃO DA LUZ EM ESPELHOS CONVEXOS
Utilizando a mesma montagem do EXPERIMENTO 3, substituímos o espelho côncavo por um convexo;
Ajustamos o feixe luminoso paralelamente ao eixo principal do espelho convexo, identificando os seus principais elementos;
DISTÂNCIA FOCAL DE UM ESPELHO CÔNCAVO
Montamos o equipamento de acordo com a figura 4-5 da apostila;
Utilizamos um espelho côncavo de distância focal 20 cm para projetar a imagem do objeto, no nosso caso a vela acesa, no anteparo;
Inicialmente com o auxílio da régua, colocamos o espelho a 50 cm () do objeto;
Ajustamos a posição do anteparo até que a imagem projetada fique bem nítida, então medimos a distância da imagem ao espelho ();
Utilizando a equação de Gauss, calculamos a distância focal do espelho:
Inserimos os dados coletados na TABELA 4-3, após proceder analogamente para todas as outras distâncias ().
DADOS COLETADOS
TABELA 4-1
	Ângulo de incidência (I)
	Ângulo de reflexão (R)
	0°
	0°
	10°
	10°
	20°
	20°
	30°
	30°
	40°
	40°
	50°
	50°
	60°
	60°
	70°
	70°
TABELA 4-2
	Ângulo entre espelhos
	Nteórico
	Nmedido
	30°
	11
	11
	45°
	7
	7
	60°
	5
	5
	90°
	3
	3
	120°
	2
	2
TABELA 4-3
	N
	 (cm)
	 (cm)
	f (cm)
	1
	50
	31,0
	20,0
	2
	45
	35,0
	19,6
	3
	42
	40,0
	20,4
	4
	37
	46,0
	20,4
	5
	30
	60,0
	20,0
ANÁLISES E RESULTADOS
No EXPERIMENTO 1, que tratava sobre as Leis da Reflexão, utilizando espelhos planos, podemos observar experimentalmente que o ângulo de incidência (I) era exatamente igual ao ângulo de reflexão (R), comprovando assim, uma das características principais das Leis da Reflexão.
Na Associação de espelhos planos, correspondente ao EXPERIMENTO 2, também comprovamos experimentalmente que o número de imagens obtidas teoricamente era igual ao número obtido experimentalmente. No entanto quando colocamos os espelhos em paralelo, percebemos que o número de imagens refletidas era infinito, pois os espelhos refletiam a si mesmos indefinidamente. Além disso, o número teórico foi indeterminado, visto que o ângulo entre os espelhos era de 0°, impossibilitando uma divisão real.
Ao estudarmos e analisarmos a Reflexão da luz em espelhos côncavos, no EXPERIMENTO 3, observamos que os raios luminosos refletem no espelho convergindo para um mesmo ponto, ao qual chamamos de foco a 56 mm. Os feixes refletidos se cruzaram em um ponto específico situado sobre o eixo principal do espelho côncavo, chamado de foco. Nesse tipo de espelho estudado, o foco é dito real, pois é definido efetivamente pelos cruzamentos dos raios luminosos refletidos. Já a disntância do centro é duas vezes a distância do foco, portanto neste caso ela é de 112 mm.
Com as observações feitas acerca da Reflexão da luz em espelhos convexos, EXPERIMENTO 4, verificamos que os raios luminosos incidem no espelho convexo e divergem, porém, se prolongarmos 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. Assim como em todos os espelhos convexos, o seu foco é virtual, pois é definido pelo cruzamento dos prolongamentos dos raios refletidos.
No estudo dos espelhos côncavos e convexos, temos alguns casos particulares de estudo dos raios luminosos para a construção da imagem. Vejamos algumas propriedades características:
1. Raio de luz incidente paralelamente ao eixo principal: Se um raio de luz incidir paralelamente ao eixo principal, o raio refletido passa pelo foco principal.
	Côncavo
	Convexo
	
	
2. Raio de luz passando pelo centro de curvatura: Se um raio de luz incidir passando pelo centro de curvatura, o raio é refletido passando sobre si mesmo.
	Côncavo
	Convexo
	
	
3. Raio de luz passando pelo vértice: Se um raio de luz incidir no vértice do espelho, o raio refletido é simétrico em relação ao eixo principal.
	Côncavo
	Convexo
	
	
Calculamos o valor médio da distância focal (), para o EXPERIEMENTO 5, relativo à Distância focal de um espelho côncavo, onde ficou claro que a distância focal está muito próxima da real, erro de aproximadamente 1,35%.
Sabemos que, estando o objeto entre o foco e o vértice, a imagem conjugada por um espelho côncavo é virtual, direita e maior do que o objeto.Se o objeto segue afastando-se do espelho e ocupa posições cada vez mais distantes do foco, a imagem conjugada é real e invertida e aproxima-se dele, tendendo gradativamente ao plano focal. Percebemos então que, para um objeto que se afasta do espelho, há uma descontinuidade que se dá quando o objeto passa pelo foco afastando-se do espelho: a imagem que era virtual e direita antes do foco, passa a ser real e invertida depois do foco, “pulando” do infinito virtual (no outro lado do espelho) para o infinito real (no lado do espelho em que o objeto se encontra).
Na “Equação de Gauss para o espelho” podemos facilmente notar a descontinuidade:
Quando (distância do objeto ao espelho) é igual a (distância focal do espelho), o inverso de (distância da imagem ao espelho) é igual a zero. Portanto, a distância da imagem ao espelho é indefinida, já que é igual à unidade dividida por zero.
Como a distância do objeto ao espelho não chegou a no máximo 30 cm, fica claro que o objeto jamais esteve sobre o foco ou entre o foco e o vértice, logo, a imagem projetada no anteparo foi sempre real e invertida.
CONCLUSÕES
Pudemos comprovar as Leis da Reflexão, de forma clara e direta, através de aparatos específicos, sem deixar margem para especulações ou erros. Dessa forma, vimos na prática que o ângulo de incidência (I) é sempre igual ao ângulo de reflexão (R), assim como enunciado na teoria.
Na associação de espelhos planos, fizemos uma comparação entre o que conseguimos mensurar e aquilo que se esperava obter teoricamente. Com isso, concluímos que a partir de um ângulo entre dois espelhos planos, podemos obter um número fixo de imagens, que no nosso caso, se manteve coerente com o resultado esperado.
A reflexão da luz em espelhos côncavos e convexos 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.
Para concluir o estudo da Reflexão da Luz, analisamos o experimento de determinação da distância focal de um espelho côncavo, que de certa forma reunia todas as observações e análises contidas nos experimentos anteriores. Com o auxílio da equação de Gauss, podemos fazer sucessivas medições de distância focal, para várias distâncias objeto - espelho e assim por fim, determinar uma média do valor da distância focal. Além disso, também nos aprofundamos no estudo das características da formação de imagens de um espelho côncavo, determinando em quais situações a imagem projetada seria real ou virtual e direita ou invertida, finalizando com a construção de um diagrama que facilitaria a compreensão de todo o estudo.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
TIPLER, P. Óptica e física moderna - vol.4. 3ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A, 1991.
HALLYDAY, David. Fundamentos de física – óptica e física moderna. 7ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.