1 relatorio

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
Centro de Ciências e Tecnologia – CCT
Laboratório de Óptica, Eletricidade e Magnetismo
Professor: Marcos Gama
Turma: 07 – Segunda/Quinta
REFLEXÃO DA LUZ
Camila Gomes Cavalcanti
Campina Grande - PB
2017
INTRODUÇÃO
Quando um raio de luz, propagando-se em um meio, incide sobre uma superfície opaca, voltando a se propagar no meio original, dizemos que o raio sofre reflexão. Os espelhos de nossa casa, também chamados espelhos planos, são espelhos industriais constituídos, basicamente, de uma lâmina plana de vidro com uma de suas faces cobertas por uma fina camada de metal.
A reflexão da luz, por exemplo, é um dos fenômenos ópticos mais importantes do nosso cotidiano: graças a ela conseguimos enxergar tudo o que nos rodeia.
MATERIAL UTILIZADO
Fonte de luz branca;
Base metálica com duas mantas magnéticas e escala lateral;
Superfície refletora conjugada: côncava, convexa e plana; 
Diafragma com uma fenda; 
Lente de vidro convergente plano-convexa; 
Cavaleiro metálico; 
Suporte para disco giratório; 
Disco giratório com escala angular e subdivisões de 1º;
Dois espelhos planos;
Dois fixadores de espelho plano;
Diafragma com cinco fendas; 
Vela; 
Dois cavaleiros metálicos; 
Espelho côncavo, em moldura plástica com fixação magnética; 
Régua; 
Anteparo para projeção com fixador magnético; 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Certos fenômenos luminosos podem ser estudados sem que se conheça previamente a natureza da luz; basta para tanto a noção de raio de luz. Assim para se representar graficamente a luz em propagação, como, por exemplo a emitida pela chama de uma vela, utilizamos a noção de raio de luz. Raio de luz são linha orientadas que representam, graficamente, a direção e o sentido da propagação da luz. Um conjunto de raios de luz constitui um feixe de luz. Este pode ser convergente, divergente ou paralelo.
Consideremos um feixe de raios de luz paralelos que se propaga num meio e incide sobre uma superfície. Verifica-se que, pelo menos parte do feixe de luz, retorna ao meio, mantendo o seu paralelismo. É o que acontece com superfícies planas e polidas. Esse fenómeno é designado por reflexão especular ou regular.
	Leis da Reflexão
	Consideremos a reflexão de um raio de luz numa superfície (Figura 3). Seja i o ângulo de incidência e r o ângulo de reflexão. O raio incidente (RI) dá origem a um raio refletido (RR) no mesmo meio.
Se o RI for perpendicular à superfície o RR também será perpendicular à mesma, mas com o sentido oposto. A reflexão da luz é regida pelas seguintes leis:
O raio refletido, a normal à superfície e o raio incidente estão situados no mesmo plano;
O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência ( i = r ).
Ângulo de Incidência: o ângulo de incidência é o respectivo ângulo no qual um feixe de luz sobrevém numa face espelhada. Sendo que, a reflexão realmente acontece se o ângulo i for diferente de 90° (feixe paralelo ao espelho).
Ângulo de Reflexão: o ângulo de reflexão é o respectivo ângulo no qual um feixe de luz provém de uma face espelhada. Sendo assim, r é sempre diferente de 90°.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Reflexão da luz em espelhos planos
Inicialmente, montou-se o equipamento utilizado no experimento de acordo com a imagem abaixo:
Método de montagem do equipamento.
Em seguida, colocou-se em um lado do cavaleiro metálico um diafragma de uma fenda e, do outro lado, uma lente convergente com distância focal 12cm. O motivo para o acoplamento da lente convergente consiste no ajustamento que a lente realiza nos raios luminosos, colocando os raios refratados de forma paralela, facilitando as observações no experimento.
Ajustou-se a posição da lente convergente de forma que os raios luminosos da lâmpada incidissem diretamente no foco da mesma. Ligou-se a fonte de luz e ajustou-se o raio luminoso de forma que incidisse no centro do disco giratório. 
Por fim, colocou-se um espelho plano no disco giratório e girou-se o disco de forma que o ângulo de incidência variasse de 10º em 10º. Anotou-se as medidas obtidas na Tabela I.
Análise e discussão dos dados
Tabela I
	Ângulo de incidência (I)
	Ângulo de reflexão (R)
	0º
	0º
	10º
	10,1º
	20º
	20,1º
	30º
	30,1º
	40º
	40,2º
	50º
	50,1º
	60º
	60,1º
	70º
	70,2º
	Ao observar a tabela, podemos perceber que o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são bem próximos, comprovando as propriedade e as leis que regem os espelhos planos quanto a reflexão da luz.
Associação de espelhos planos
Montou-se o equipamento utilizado no experimento de acordo com a figura abaixo:
Colocou-se os espelhos planos no disco giratório, de forma que se formasse um ângulo de 60º entre os mesmos. Logo em seguida, colocou-se um objeto qualquer entre os dois espelhos e contaram-se o número de imagens formadas pelos espelhos. Fez-se o mesmo procedimento para os ângulos de 30º, 45º, 90º e 120º, anotando os resultados obtidos na Tabela II.
Análise e discussão dos dados
Tabela II
	Ângulo entre os espelhos
	Nteórico
	Nmedido
	30º
	11
	11
	45º
	7
	7
	60º
	5
	5
	90º
	3
	3
	120º
	2
	2
Observou-se que para um ângulo de 45º, por exemplo, entre os espelhos formavam-se 7 imagens. Para concretizar este resultado, calculou-se o número teórico de imagens para o respectivo ângulo através da Lei de Gauss:
Nteórico=, onde é o ângulo entre os espelhos planos
Assim,
Nteórico = 
Esse resultado condiz com o número de imagens observadas nos espelhos. Outra observação importante é a de que se o ângulo entre os espelhos planos for nulo, ou seja, se os espelhos estiverem paralelos uns aos outros, o número de imagens será infinito. Isso pode ser conferido através da Lei de Gauss:
 Com o experimento realizado foi possível observar uma outra importante propriedade dos espelhos planos: o número de imagens formadas quando dois espelhos planos são associados.
Com o experimento realizado foi possível observar uma outra importante propriedade dos espelhos planos: o número de imagens formadas quando dois espelhos planos são associados. Com o experimento realizado foi possível observar uma outra importante propriedade dos espelhos planos: o número de imagens formadas quando dois espelhos planos são associados.
Reflexão da luz em espelhos côncavos
Montou-se o equipamento utilizado no experimento de acordo com a figura ao lado:
Uma vez montado o equipamento, colocou-se o espelho côncavo no disco giratório. Posicionou-se a lente convergente, a qual está acoplada ao cavaleiro metálico, de forma que os raios refratados fossem paralelos entre si. Ajustou-se o feixe luminoso central de forma que este seguisse paralelamente ao eixo principal do espelho côncavo.
Nesse experimento, o objetivo é identificar os elementos principais dos espelhos côncavos como o foco real. Assim como suas propriedades, por exemplo, raios que incidem paralelamente ao eixo central desse espelho côncavo, são refletidos passando pelo foco do mesmo. E ainda as características da imagem formada pelo espelho côncavo que é real, menor e invertida.
Os raios de luz convergiram todos para o mesmo ponto.
Reflexão da luz em espelhos convexos
Montou-se o equipamento utilizado no experimento de acordo com a figura abaixo: 
	
		
Uma vez montado o equipamento, colocou-se o espelho convexo no disco giratório. Posicionou-se a lente convergente, a qual está acoplada ao cavaleiro metálico, de forma que os raios refratados fossem paralelos entre si. Ajustou-se o feixe luminoso central de forma que este seguisse paralelamente ao eixo principal do espelho convexo.
Similar ao experimento anterior, o objetivo é identificar os elementos principais dos espelhos convexos. Os raios de luz divergiram, logo, a formação do foco foi dada pela prolongação dos raios.
Distância focal de um Espelho Côncavo
Montou-se o equipamentoutilizado no experimento de acordo com a figura abaixo:
Escolheu-se um espelho côncavo com foco 20cm. Colocou-se o espelho côncavo a uma distância de 50cm (D0 = 50cm) do objeto (vela acesa). Em seguida, ajustou-se a posição do anteparo para que a imagem projetasse se mostrasse bem nítida.
Um vez que a imagem estivesse nítida, mediu-se a distância da imagem ao espelho (Di). Variou-se a distância D0 e, para cada valor de D0, repetiu-se os procedimentos acima citados para encontrar o valor da distância focal utilizando a equação de Gauss:
Anotou-se os resultados obtidos na Tabela III.
Análise e discussão dos dados
Tabela III
	N
	D0 (cm)
	Di (cm)
	f (cm)
	1
	50,0
	29,5
	18,56
	2
	45,0
	30,5
	18,18
	3
	42,0
	33,5
	18,66
	4
	37,0
	36,0
	18,25
	5
	30,0
	46,0
	18,18
Calculou-se o valor médio dos resultados de f obtidos:
ƒmédio= 
A imagem projetada no anteparo pelo espelho côncavo é real, sendo também invertida, como se pode perceber em esquema geral de formação de imagem por espelhos côncavos:
Com o experimento realizado, foi possível determinar aproximadamente a distância focal de um espelho côncavo e esquematizá-lo, mostrando como se forma uma imagem no mesmo.
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.