Teoria da Ótica Geométrica

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CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL II
Relatório 09
 Professor: DÉCIO ALVES DA SILVA
 Aluno: Alexandre Schettini Cardoso
 Matrícula: 2009.01.07291-8
Teoria da Ótica Geométrica – A reflexão no espelho plano.
Objetivo:
- Concluir que o raio refletido está contido no mesmo plano formado pelo raio incidente e pela reta normal a superfície polida do espelho, ao ponto de incidência;
- Reconhecer e descrever as leis da reflexão.
Materiais Necessários:
- 01 barramento com escalas milimetradas e sapatas niveladoras; 
- 01 fonte de luz policromática;
- 03 cavaleiros metálicos;
- 01 painel ótico com disco de Hartl, haste e sapatas niveladoras;
- 01 lente 8 di com suporte metálico;
- 01 lente 4 di com suporte metálico;
- 01 multidiagrama;
- 01 espelho plano de fixação magnética.
Montagem: 
 
 
Fonte: Experimento em aula
4. Andamento das Atividades:
 * Determine o ângulo que o raio refletido forma com a reta normal N no ponto de incidência.
RESPOSTA: θ = 30°
 4.1 Complete a tabela 1 para os ângulos de incidência (i) indicados.
	Ângulo de incidência (i)
	Ângulo de reflexão (r)
	0º
	0
	20º
	20
	30º
	30
	40º
	40
	50º
	50
4.2 Analisando os dados da tabela 1, qual a relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão?
R: O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.
4.3 Com base em suas observações, verifique a validade da seguinte afirmação:
“O raio incidente, e a reta normal (no ponto de incidência) e o raio refletido estão contidos num mesmo plano.”
R: Verdadeiro.
4.4 Descreva o que acontece com o raio refletido quando o raio incidente é normal à superfície refletora. Neste caso qual o ângulo entre o raio incidente e o raio refletido?
R: Zero
4.5 Gire o disco 20º (ângulo de giro do espelho) no sentido horário. Neste caso, qual o ângulo formado entre o raio incidente e o raio refletido?
RESPOSTA: 
Raio incidente = 0
Raio refletido = 50
4.6 Procedendo como no item anterior, complete a Tabela 2 para cada ângulo de giro indicado.
	Ângulo de giro do espelho
	Ângulo entre os raios incidentes e refletidos.
	0º
	I=0 r=0
	20º
	I=0 r=50
	30º
	I=0 r=62
	40º
	i=0 r=85
	50º
	I=0 r=105
5 Conclusão:
1° Conclusão – Dê 3 exemplos práticos de vida real, onde a engenharia encontrou a utilização destas teorias da ótica geométrica.
R: Alguns exemplos são, câmera de vídeo, camcorders, aparelhos de áudio com discos laser, CD-ROMs e redes telefônicas com fibras-ópticas, todos sistemas que usam óptica em sua operação. A óptica e as imagens são fundamentais também para a medicina moderna, como por exemplo em cirurgias a laser, ultrassonografia, tomografia computadorizada e endoscopia, entre outros.
Teoria da Ótica Geométrica – A imagem formada num espelho plano
e suas características.
Objetivo:
Conceituar uma imagem virtual;
Reconhecer que um espelho plano forma imagem virtual e que:
- O tamanho da imagem num espelho plano tem o mesmo tamanho do abjeto;
- A distância da imagem ao espelho plano é simétrica à do objeto ( o objeto da imagem são igualmente afastados do espelho)
-A posição de imagem num espelho plano é simétrica à do objeto (lado esquerdo do objeto é o lado direito da imagem).
Materiais Necessários:
- 01 espelho plano 70 x 40 mm;
- 01 suporte para espelho plano;
- 01escala impressa (contida no texto)
- 01 objeto pequeno qualquer (conta colorida).
Montagem: 
 
Fonte: Experimento em aula
 
4. Andamento das Atividades:
 4.1. Coloque o pequeno objeto sobre a marca “objeto”, na frente do espelho. Determine a distância P que o objeto se encontra do espelho.
R: 60 mm
 4.2. Feche o olho direito e observe o espelho segundo a posição indicada. Determine e anote a distância P que a imagem do objeto se encontra do espelho.
R: A distância aparenta ser um pouco maior.
 4.3. Compare e relacione a distância P que o objeto se encontra do espelho com a distância P que a imagem se encontra do espelho.
R: P = 70 a mais que o espelho.
 
 4.4. Utilize o mesmo processo para verificar a relação entre o tamanho 0 do objeto como tamanho 1 da imagem obtida num espelho plano.
R: O objeto aparenta ser maior no espelho.
 4.5. Compare a posição da imagem (em relação ao espelho) com a do objeto que é colocado em frente dele.
R: A distância do objeto ao espelho é igual à distância da imagem ao espelho, portanto, são simétricos
 4.6. Retire o objeto da frente do espelho e compare a palavra impressa “objeto” com a palavra formada pela sua imagem.
R: otejbo
 Interprete o seguinte trecho de um hipotético diálogo. “ ...Paulo escreve espelhado...”.
R: odahlepse evercse oluap
Consulte seus apontamentos e diferencie uma imagem real da virtual.
R: Pode-se dizer que uma imagem real é aquela que podemos projetar num anterparo (tela,parede...), já a imagem virtual não pode ser projetada. 
Ainda pode-se dizer, de acordo com os raios de luz que as forma, que a real é aquela imagem formada pelos raios que efetivamente "saem' do sistema óptico (lente ou espelho), enquanto que imagem virtual é formada pelo prolongamento desses raios.
A imagem num espelho plano é virtual ou real? Justifique a sua resposta.
R: A sua imagem conjugada por um espelho plano sempre será virtual. Pois, os pontos que formam sua imagem estão localizados "dentro do espelho. Dizemos em Física que você e sua imagem são figuras enantiomorfas porque sua mão direita no espelho é a mão esquerda e sua mão esquerda no espelho é a mão direita.
Caracterize a imagem obtida num espelho plano.
R: A imagem será virtual (se forma atrás do espelho); a distância do objeto ao espelho é igual à distância da imagem ao espelho, portanto, são simétricos e há reversão da imagem (direita para esquerda ou vice-versa, mas não de baixo para cima).
5. Conclusão:
2° Conclusão: Selecione um dos exemplos e faça desenhos demonstrando como funciona o sistema que você escolheu.
RESPOSTA: Redes telefônicas com fibras-ópticas
Cabos de fibra óptica estão substituindo fios de cobre para aumentar a velocidade de transmissão de informação digital. Estes cabos são feixes de “fios de vidro” extremamente puros que foram revestidas em duas camadas de plástico reflexivo. 
Uma fonte de luz é ligada e desligada rapidamente a uma extremidade do cabo de transmissão de dados digitais. A luz viaja através dos fios de vidro e de forma contínua reflete fora do interior dos revestimentos plásticos espelhados em um processo conhecido como reflexão total interna.
A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características óticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante).
 
 Reflexão interna total em uma fibra óptica
Teoria da Ótica Geométrica – O número de imagens formadas entre dois espelhos planos com um ângulo entre si.
Objetivo:
Adquirir competência para reconhecer a validade da expressão:
N = (360º/a) – 1
Onde:
N= número de imagens possíveis.
a= ângulo entre os dois espelhos
Materiais Necessários:
- 02 espelhos planos;
- 02 suportes para espelho plano;
- 01 escala impressa (contida no texto);
- 01 objeto pequeno qualquer (conta colorida).
Montagem: 
Fonte: Experimento sala de aula
4. Andamento das Atividades:
 4.1. Varia a abertura entre os espelhos conforme ângulos indicados na Tabela 1.
RESPOSTA: 
TABELA 1
	Ângulo de abertura entre os espelhos
	Número de imagens formadas
	30º
	11
	45º
	7
	60º
	5
	90º
	34.2. Analise os valores da tabela, verifique a validade da expressão:
 N = (360º/a) – 1
R: Expressão válida.
 4.3. Coloque os dois espelhos paralelos e o objeto ao meio deles.Justifique o observado.
R: Os dois espelhos paralelos formam um ângulo de 0º entre si.
 4.4. Determine e justifique o número de imagens quando o ângulo de abertura dos espelhos for 180º.
R: Uma, pois os espelhos estarão de lado um para o outro, sendo assim impossível de acontecer alguma reflexão.
5 Conclusão:
3° Conclusão: Explique através de desenhos e textos o funcionamento de um Periscópio de Submarino.
R: O periscópio básico emprega dois espelhos, paralelos, a certa distância um do outro. Os raios luminosos atingem o primeiro espelho, que os reflete para o segundo espelho; daí são novamente refletidos para o visor. O trajeto completo da luz tem a forma aproximada de um Z. Os periscópios são acessórios fundamentais dos submarinos, usados para captar imagens acima da água.
 
Os periscópios também podem utilizar prismas no lugar dos espelhos. Nos prismas ocorre o fenômeno da reflexão total. Dentro de cada prisma, o raio atinge a face maior em ângulo superior ao ângulo-limite, sendo, por isso, totalmente refletido.
 Existem dois tipos de periscópios utilizados em submarinos: o monocular (com tubo de pequeno diâmetro) e o binocular, cujo tubo é um pouco maior, facilitando a entrada de luz.
Em virtude de uma ilusão de óptica, os objetos vistos através de um tubo parecem menores do que realmente são, o que torna necessária a instalação de um sistema de lentes de aumento nos periscópios.
 A luz penetra no periscópio através de uma janela superior e passa por um prisma. Este dirige os raios de lua para baixo, através do telescópio de redução e de uma objetiva, que focaliza a luz, projetando-a numa retícula (geralmente uma lente com uma cruz gravada para servir de referência). Em seguida, a luz passa através de uma outra lente objetiva e, posteriormente, em raios paralelos, entre as duas lentes do tubo principal. A lente inferior focaliza os raios de luz através de um prisma que, por sua vez, os reflete horizontalmente, enviando-os a uma lente de campo. A imagem nela projetada é observada através de lentes oculares.
Para permitir a observação acima e abaixo da linha do horizonte, o prisma superior possui um movimento giratório que funciona com base num mecanismo de cremalheira e pinhão, operado por um sistema de roldanas e cabos.