Relatório de Interferência, difração e polarização

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Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Ciências e Tecnologia
Unidade Acadêmica de Física
Lab. Ótica Eletricidade e Magnetismo
Interferência, Difração e 
Polarização da luz
Leisa Rocha da Silva MAT: 116111232
Professor: Laerson Duarte 
Turma: 05 
Campina Grande – PB
 Junho de 2017	
SUMÁRIO
1 OBJETIVOS...................................................................................................................3
1.1 Objetivo geral.....................................................................................................3
2 INTRODUÇÃO..............................................................................................................4
3 MATERIAL UTILIZADO.............................................................................................5
4 METODOLOGIA...........................................................................................................6
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................................7
6 CONCLUSÃO................................................................................................................9
7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................10
8 ANEXOS......................................................................................................................11
OBJETIVOS
Objetivos
Com a conclusão dos experimentos descritos logo mais, deveremos ter a capacidade de conceituar a polarização da luz, determinar a polarização da luz através de uma rede difratora e através de polaroides ou polarímetros. Também deveremos ser capazes de calcular o comprimento de onda para cada faixa do espectro visível da luz e conceituar a polarização da luz por reflexão.
INTRODUÇÃO
Difração é o nome genérico dado aos fenômenos associados a desvios da propagação da luz em relação ao previsto pela óptica geométrica.
O efeito de difração é observado para todos os tipos de ondas. Nas condições rotineiras raramente observamos a difração da luz. Entretanto, a difração das ondas sonoras é difícil de ser evitada. O som contorna obstáculos de tamanhos razoável tais como as mobílias de uma sala e preenchem todo o ambiente de maneira mais ou menos uniforme. Esta diferença observada entre a difração das ondas sonoras e ondas luminosas é devida à diferença entre os respectivos comprimentos de onda.
Toda luz que se reflete em uma superfície plana é ao menos parcialmente polarizada. Você pode pegar o filtro polarizador e segurá-lo em um ângulo de 90 graus em relação à reflexão, e essa será reduzida ou eliminada. Filtros polarizadores removem luz polarizada a 90 graus do filtro. É por isso que você pode pegar dois polarizadores e posiciona-los um a um ângulo de 90 graus do outro, assim nenhuma luz atravessará.
Polarização por espalhamento é observada quando a luz passa através da atmosfera. A luz dispersa frequentemente produz brilho nos céus. Fotógrafos sabem que esta polarização parcial da luz dispersa produz um céu 'washed-out'. Um fenômeno fácil para primeira observação é olhar, ao pôr do sol, para o horizonte a um ângulo de 90 graus do pôr do sol. 
 Outro efeito facilmente observado é a drástica redução de brilho de imagens do céu e nuvens refletidas em superfícies horizontais, que é a razão pela qual frequentemente se usa lentes polaroide em óculos de sol. Também frequentemente visível através de óculos de sol polarizantes é padrões em forma de arco-íris gerados por efeitos birrefringentes dependentes da cor, como por exemplo, em vidros enrijecidos (vidros de carros) ou objetos compostos por plástico transparente. A função da polarização em monitores de cristal líquido (LCDs) é constantemente observada através de óculos de sol, o que causa uma redução no contraste ou até mesmo torna o conteúdo mostrado ilegível através dos mesmos. 
MATERIAL UTILIZADO
2 polaroides em moldura plástica com fixação magnética;
5 cavaleiros metálicos;
Alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento ;
Anteparo para projeção com fixador magnético;
Base metálica 8x70x3 cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700 mm;
Chave liga-desliga;
Diafragma com uma fenda;
Disco giratório 23 cm com escala angular e subdivisões de 1º ;
Fonte de luz branca 12V – 21W;
Lente de vidro biconvexa 50 mm, DF 100 mm, em moldura plástica com fixação magnética; 
Lente de vidro convergente biconvexa com 50 mm, DF 50 mm, em moldura com fixação magnética; 
Lente de vidro convergente plano -convexa com 60 mm, DF 120 mm, em moldura plástica com fixação magnética;
Rede de difração 1000 fendas/mm, em moldura plástica com fixação magnética;
Régua milimetrada – 150 mm O + 150 mm;
Suporte para disco giratório.
METODOLOGIA
Determinação do comprimento de onda da luz
Inicialmente montou-se o equipamento conforme a foto 4-13 da apostila. Colocou-se uma lente convergente de DF 5 cm, utilizada para iluminar o diafragma com uma fenda que esta a frente da lente, na frente da fonte luminosa. Utilizou-se uma lente convergente de DF 10 cm para projetar a fenda no anteparo e ajustou-se a posição da lente para que a fenda projetada fique bem nítida. Na frente da lente foi colocada uma rede de difração, que foi ajustada para que o espectro também ficasse bem nítido. O anteparo foi colocado a 14 cm da rede de difração. A distância do centro de cada cor até o centro da fenda projeta da foi aferida e os dados obtidos foram anotados em na tabela 4-7.
Polarização da luz
Montou-se o equipamento conforme a ilustração 4-14 da apostila. Em seguida, um cavaleiro com lente convergente de DF 12 cm e o diafragma com uma fenda foram colocados sobre a base metálica. Colocou-se na extremidade da base metálica um anteparo para projeção e a fonte de luz foi ligada. A 10 cm de distância da lente foi colocado um polaroide fixo no cavaleiro e a 10 cm do primeiro polaroide foi colocado o outro polaroide, sempre ajustando a lente para que a imagem ficasse bem nítida.
Polarização da luz por reflexão
O equipamento foi montado de acordo com a figura 4 -15 da apostila. Colocou-se na frente da fonte de luz um cavaleiro metálico com uma lente convergente de DF 12 cm e também um diafragma de uma fenda. Ligou- se a fonte de luz e ajustou-se o raio luminoso no centro do transferidor. Colocou-se o semicírculo de acrílico no disco ótico conforme a figura, e ajustou-se o mesmo de tal modo que o ângulo de incidência fosse igual a 0º, assim como o ângulo de refração. Fixou-se em um cavaleiro metálico um anteparo de projeção. Girou-se o disco ótico em 20º, observou-se o raio refletido. Colocou- se o polaroide na mesma direção do raio refletido e o anteparo de projeção a 10 cm do polaroide. Em seguida, girou-se o polaroide a 90º e observou-se a projeção do feixe luminoso no anteparo. Repetiu-se o procedimento acima para os ângulos de 40º, 50º e 60º, procurando um ângulo no qual a luz fosse polarizada e não fosse mais projetada no anteparo.
 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Determinação do comprimento de onda da luz
Mediu-se as distâncias X = 5 cm e a = 14 cm para a radiação vermelha. Em seguida calculou-se a constante da rede de difração que tem 1000 linhas por mm:
Então calculou-se o comprimento de onda para cada cor, utilizando a equação a seguir, e anotou-se os dados na tabela 4-7.
	Cor
	 (m)
	X (m)
	(10-9 m)
	Vermelho
	0,140
	0,050
	672
	Laranja
	0,140
	0,046
	624
	Amarelo
	0,140
	0,043
	587
	Verde
	0,140
	0,038
	523
	Azul
	0,140
	0,035
	485
	Violeta
	0,140
	0,033
	458
Tabela 4-7: Dados para o experimento de determinação do comprimento de onda da luz
A radiação que tem maior comprimento de onda é a vermelha e a de maior frequência é o violeta, pois a frequência é inversamente proporcional ao comprimento de onda.
Comparandoos resultados obtidos na Tabela 4-7 com a tabela de cores e comprimento de onda presente na apostila, foi possível perceber que a maioria dos resultados foram os esperados. As cores laranja, amarelo e violeta não foram o esperado.
Polarização da luz
A projeção luminosa sobre o anteparo de projeção não se alterou. Em seguida ajustou-se o segundo polaroide num ângulo de 90° em relação ao primeiro polaroide e observou- se que o feixe luminoso desapareceu. Isso se deu pois ocorreu o efeito de polarização total.
Polarização da luz por reflexão
Durante o experimento foi possível perceber que entre os ângulos 50° e 60° a projeção desaparece. O ângulo de incidência em que tem a luz polarizada foi o ângulo de, denominado de ângulo de Brewster. Também mediu-se o ângulo entre o raio refletido e o refratado que foi 
A direção de polarização é horizontal, já que para determinação do ângulo de Brewster movimentou-se horizontalmente o anteparo.
No experimento anterior foi encontrado que o índice de refração do acrílico é igual a . Comparando esse valor com o obtido pelo cálculo da tangente, temos que:
Mesmo com o erro superior a 5%, podemos considerar que a tangente do ângulo de Brewster é igual ao índice de refração do material.
 CONCLUSÃO
Com esse experimento foi possível conceituar e observar o fenômeno de polarização da luz através de uma rede difratora. A determinação da polarização da luz através dos polaroides ou polarímetros foi satisfatória. Calcular o comprimento de onda para cada faixa do espectro visível. Também foi possível conceituar polarização da luz por reflexão, com auxilio do ângulo de Brewster e cálculos matemáticos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Halliday, David; Resnick, Robert; Walker Jearl; trad. de Biasi, Ronaldo Sérgio. Fundamentos de Física. vol.4. Rio de Janeiro: LTC, 2003.
Nussenzveig, H. M. – Curso de Física Básica: Ótica, Relatividade e Fisica Quântica; vol.4. São Paulo: Blucher 1998.
Apostila de física experimental II