Reflexão da Luz V7.0

Prévia do material em texto

CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL II
Unidade: Sulacap
TURMA: 3140
Mario Henrique Alves 201403017298
Murilo Berreel Fernandes Neves 201402074824
Professora: Tarcilene Heleno
Data: 22/05/2015
Reflexão da Luz
Sumário
31. OBJETIVO	�
32. INTRODUÇÃO	�
73. MATERIAIS	�
74. PROCEDIMENTO	�
85. RESULTADOS E DISCUÇÕES	�
86. CONCLUSÃO.	�
9REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	�
�
1. OBJETIVO
- Verificar as leis da reflexão de um feixe de luz por espelhos planos e espelhos esféricos. 
- Verificar o princípio de propagação retilínea da luz.
- Descrever e identificar os três raios principais nos espelhos esféricos. 
2. INTRODUÇÃO
Sabemos que a luz é formada por ondas tridimensionais e eletromagnéticas, as quais se propagam nos meios transparentes. Quando um feixe chega à superfície de separação de dois meios transparentes, observamos o aparecimento simultâneo de um feixe refletido e de um feixe refratado. Para este experimento, iremos estudar somente o fenômeno da reflexão.
	Podemos observar este fenômeno ao emitirmos um raio luminoso, por exemplo, na direção de um bloco de vidro. Ao incidir sobre este bloco transparente notamos que parte da luz penetra no bloco e continua seu movimento sofrendo certo desvio, e outra retorna ao meio de propagação inicial (ar). Para este segundo feixe que retornou ao ar, dizemos então que sofreu reflexão.
	Assim, denominamos o raio que se dirige à superfície como sendo raio de incidência, o qual faz um certo ângulo θ1 com a normal da superfície no ponto de incidência e um raio de incidência Ri, neste mesmo ponto então é refletido um outro raio, denominado de raio Rr o qual faz também com a normal neste ponto um ângulo θr de reflexão. Temos ainda o raio refratado o qual forma um ângulo θ2 com a normal. Vejamos este fenômeno na figura ao lado.
	A reflexão pode ser classificada de diversas formas, estas classificações estão separadas em dois grupos. No primeiro grupo temos:
Reflexão externa – ocorre do lado do meio menos refringente, por exemplo, os raios que se propagam no ar e encontram uma superfície áqüea ou vítrea;
Reflexão interna – ocorre do lado do meio mais refringente, por exemplo, ao se emitir raios luminosos do fundo de um tanque d’água.
Num segundo grupo, temos as seguintes classificações:
Reflexão regular ou especular – tal reflexão é obtida com raios lucíferos incidentes sobre uma placa de vidro polido, onde a luz refletida apresenta direção definida;
Reflexão irregular ou difusa – este tipo de reflexão ocorre com feixes lucíferos incidentes sobre uma placa de vidro fosco, por exemplo. O que notamos é que a luz refletida não apresenta direção bem definida. Assim a superfície sobre a qual a luz incide comporta-se como uma fonte lucífera, emitindo-a em diferentes direções, embora não com a mesma intensidade nas diversas direções, mas só ocorre com as diferentes componentes da luz branca;
Reflexão geral ou uniforme – este tipo de reflexão apresenta-se nos corpos brancos. O que observa-se é que a luz refletida possui aproximadamente a mesma intensidade dos raios incidentes;
Reflexão seletiva – é a que ocorre nos corpos coloridos ou monocromáticos iluminados com luz branca, tais corpos refletem mais intensamente algumas das componentes da luz branca.
A respeito da reflexão podemos enumerar duas leis:
1ª Lei – O raio incidente, o raio refletido e a normal são coplanares;
2ª Lei – O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.
Espelhos Planos
	O espelho plano é toda e qualquer superfície plana regular que reflete a luz intensamente.
	Caso tenhamos um ponto luminoso P colocado diante de um espelho plano, os raios provenientes dele sofreram reflexão regular, assim, caso um observador esteja olhando para o espelho terá a impressão de que a luz por ele percebida tem origem no ponto P’, o qual se encontra nos prolongamentos dos raios refletidos. Vejamos a figura abaixo:
	Este ponto P’ é denominado ponto-imagem, em nosso caso, como P’ é obtido pelo prolongamento dos raios refletidos, ele é dito ponto-imagem virtual, sendo então o ponto P, de onde realmente os vieram os raios luminoso, denominado ponto-objeto real. Logo, I = O.
	Porém, ao se olhar num espelho plano, uma pessoa percebe que ao erguer a mão esquerda, a imagem erguerá a mão direita, assim, dizemos que a imagem e o objeto no espelho plano representam formas contrárias.
	Quando dispomos dois espelhos planos de forma tal a formarem um ângulo agudo α entre si, ao colocarmos um objetos entre eles há a formação de várias imagens, isto deve-se ao fato de que há várias reflexões da luz. Desta forma, podemos calcular o número de imagens formadas pela equação:
	Porém, esta relação só é válida quando uma das condições abaixo for satisfeita:
Quando a relação 
 for par, para qualquer que seja a posição do objeto entre os espelhos;
Quando a relação 
 for ímpar, o objeto deve estar exatamente no plano bissetor do ângulo formado entre os espelhos.
Espelhos Esféricos
	O espelho esférico é uma calota esférica na qual uma de suas superfícies é refletora. Os espelhos esféricos subdividem-se em duas categorias:
Côncavos – são aqueles onde a superfície refletora apresenta-se na face interna da calota;
Convexos – são os espelhos cuja superfície refletora está posta externamente.
Ao lado está representada uma gravura do que pode ser chamado um espelho esférico. Sendo tal espelho derivado de uma superfície esférica, temos os seguintes elementos geométricos nele representados:
C – centro de curvatura do espelho;
R raio de curvatura do espelho;
V – vértice do espelho (pólo da calota esférica);
A – ângulo de abertura do espelho;
ep – eixo principal do espelho: reta onde estão situados o centro e o vértice do espelho;
es – eixo secundário do espelho: toda e qualquer reta que contenha o centro de curvatura do espelho (com exceção do eixo principal);
Além dos elementos citados acima, temos ainda o foco F principal do espelho. O foco do espelho esférico é o ponto do eixo principal pelo qual passam os raios refletidos (ou seus prolongamentos) quando o espelho sofre a incidência de raios luminosos paralelos ao eixo principal.
	Devido a estes elementos, os espelhos esféricos possuem algumas características:
Todo raio luminosos que incide num espelho esférico paralelamente ao eixo principal, reflete numa direção que passa pelo foco principal F;
todo raio de luz que incide num espelho esférico numa direção que passa pelo foco principal F, reflete paralelamente ao eixo principal do espelho;
a distância do foco principal F ao vértice V do espelho é denominada distância focal representada por f;
o foco principal está aproximadamente a meia distância entre o vértice V e o centro de curvatura C do espelho. Desta forma, o raio de curvatura é praticamente o dobro da distância focal f.
Vejamos tais comportamentos quando a incidência dos raios luminosos paralelamente ao eixo principal do espelho esférico representados nos desenhos a seguir.
 O primeiro desenho retrata um espelho côncavo e o segundo representa um espelho convexo.
	Para os espelhos esféricos temos uma equação que nos indica a relação matemática existente entre a posição de um objeto S, sua imagem S’ e a distância focal:
	Pela análise desta equação notamos que quanto maior for o raio de curvatura do espelho, mais se aproxima S de S’, tornando-se assim em praticamente um espelho plano.
	A ampliação m de uma imagem depende da localização do objeto e de sua imagem com relação ao espelho, pois isto dará a altura y’ da imagem. Essa ampliação pode ser quantificada através da seguinte equação: 
.
	Uma observação importante sobre a formação de imagens nos espelhos esféricos é a de que quando m for positiva, a imagem é direta, e quando m for negativa, a imagem será invertida. Temos ainda: quando o objeto está situado entre o foco e o espelho,a imagem é ampliada e direta; quando o objeto estiver situado após o centro de curvatura do espelho, a imagem formada será reduzida e invertida.
3. MATERIAIS
Um Painel básico para Banco óptico;
Uma Lanterna de duplo laser;
Um Perfil de espelho côncavo e convexo;
Um Perfil de espelho plano;
Régua
4. PROCEDIMENTO
Ao ligar o projetor de lazer verificamos o comportamento da luz de acordo com a posição da peça côncava e na posição convexa em 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90° graus.
5. RESULTADOS E DISCUÇÕES
A partir dos valores encontrados foi possível determinar a seguinte tabela: 
	Ângulo de Incidência 
	Ângulo de Reflexção 
	0°
	0°
	10°
	10°
	20°
	20°
	30°
	30°
	40°
	40°
	50°
	50°
	60°
	60°
	70°
	70°
	80°
	80°
	90°
	90°
6. CONCLUSÃO.
	Dispondo de um aparato específico, pudemos comprovar as Leis da Reflexão, de forma clara e direta, 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
HALLIDAY, David, 1916 – Fundamentos de Física, volume 4: óptica e física moderna / Halliday, Resnick, Jearl Walker; tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. – Rio de Janeiro: LTC, 2009.
SAMPAIO, José Luiz, Física: volume único / José Luiz Sampaio, Caio Sérgio Calçada. – 2. ed. – São Paulo: Atual, 2005.
Roteiro de Física Experimental II.
_1494623570.unknown
_1494623572.unknown
_1494623573.unknown
_1494623571.unknown
_1494623569.unknown