INDICE DE REFRAÇÃO

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
FÍSICA EXPERIMENTAL II – PROF: Ary de Araújo Rodrigues 
INDICE DE REFRAÇÃO
ACADÊMICOS: 
Daíse Miranda Ávila RA:94364
Leandro dos Santos RA: 83308
Mayara Aray Conjiu RA:95199
Victória Naomi Yoshida RA:82986
MARINGÁ
Outubro de 2017
1- INTRODUÇÃO
Quando estamos do lado de fora de uma piscina, ela parece ser mais rasa
do que realmente é. Isso ocorre por um fenômeno físico chamado refração.
Sendo assim, podemos dizer que refração é o nome dado ao fenômeno que
ocorre quando a luz, ao passar de um meio de propagação para outro, sofre
uma variação rápida em sua velocidade de propagação. 
Quando a luz passa de um meio para outro, sua velocidade aumenta ou
diminui devido às diferenças das estruturas atômicas das duas substâncias, ou
de suas densidades ópticas ou índices de refração. Podemos definir o índice
de refração (n) de um meio como sendo o quociente entre a velocidade de
propagação da luz no vácuo (c) e sua velocidade de propagação no meio
considerado (v). [1]
n= c
v
O índice de refração da luz no vácuo é considerado arbitrariamente
como sendo igual a 1, que é praticamente aquele obtido para o ar: 1,00029
(temperatura de 15o C e 1 atm de pressão). De fato, tratamos o índice de
refração de um mineral de forma relativa, comparando-o com o do vácuo (ou
ar), ou seja, quantas vezes o seu índice de refração é maior do que aquele do
vácuo. [2]
A Lei de Snell-Descartes também é conhecida comumente no meio físico
como sendo a segunda lei da refração ou método de Pfund. 
Ela enuncia que: na refração, o produto do índice de refração do meio,
no qual se encontra o raio pelo seno do ângulo que esse raio forma com a reta
normal à interface no ponto de incidência, é constante. 
Pela equação prevemos que quando um feixe de luz atravessa a
superfície de separação de dois meios transparentes, sua velocidade é
alterada. Como consequência, há uma mudança na direção de propagação do
feixe de luz quando a incidência é oblíqua em relação à superfície o que não
acontece se a incidência for perpendicular. O índice de refração relativo, do
meio (2), em relação ao meio (1), essa foi a experiência de Pfund, como pode-
se observar na figura 1.
Figura 1: Percurso de um raio de luz ao passar de um meio para outro. 
 Quando a luz passa de um meio mais refringente para outro menos
refringente, o raio refratado se afasta da normal. A figura 2, mostra vários raios
divergindo de uma fonte pontual, em um meio (1), cujo índice de refração
absoluto é n1, e atingindo a superfície de um segundo meio, de índice n2,
sendo n1>n2. Á medida que aumentamos o ângulo de incidência, surge uma
situação em que o raio refratado emerge paralelo à superfície. 
O ângulo de incidência correspondente a esta refração rasante (θ3=90º)
é denominado ângulo limite ou crítico (θc). De acordo com a figura 2, para
ângulos de incidência (θ4) superiores ao ângulo crítico não haver á mais
refração.
Ocorrerá então, o fenômeno da reflexão interna total da luz onde toda a
energia luminosa incidente é totalmente refletida. 
Na figura 2, a situação do ângulo crítico, aplicando a Lei de Snell, a par
de meios vidro e ar, obtemos para o índice de refração do vidro (Mv).
Mv=√D
2+16 h ²
D
Onde D é diâmetro do círculo escuro e h a espessura da placa de vidro. Com
uma camada de líquido sobre a placa de vidro, o índice de refração do líquido
(ML) será:
ML=Mv Dl
√D l2+16h ²
Onde DL é diâmetro do novo círculo escuro. [1]
θ3 = 90º
2. OBJETIVOS
Medir o índice de refração do vidro, da água e do álcool pelo método de
Pfund.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. MATERIAIS
Laser, placa de vidro, paquímetro, vasilha pequena, água e álcool.
3.2. MÉTODOS
Primeiramente mediu-se a espessura (h) da placa de vidro com o
paquímetro. Em seguida colocou-se a placa de vidro dentro da cuba, ligou-se o
laser e projetou o ponto luminoso sobre a escala da placa de vidro colocada
dentro da cuba, como na figura 3. Utilizando a escala da placa de vidro mediu-
se o diâmetro (D) do círculo escuro, com a maior precisão possível, conforme
mostra a figura 4. 
 
Figura 3: Montagem do experimento.
Figura 4: Reflexão interna total.
 Mantendo o esquema da situação anterior, colocou-se água na cuba
lentamente. Após o círculo escuro interno estar bem definido, mediu-se o seu
diâmetro (Dl).
 Substituiu-se a água por álcool, tendo o cuidado de limpar bem a cuba.
Repetiu-se os procedimentos anteriores.
Os valores obtidos nos experimentos estão contidos na tabela 1.
4. RESULTADOS 
 A espessura da placa de vidro obtida através do paquímetro era de h=3,90mm.
Os resultados obtidos no experimento, estão contidos na tabela 1.
Tabela 1 – valores obtidos no experimento
VIDRO ÁGUA ÁLCOOL
D ± σD (mm) 13 ± 0,5 28 ± 0,5 26 ± 0,5
m 1,56 1,36 1,33
mnominal 1,52 1,33 1,36
∆% 2,63 2,25 2,20
5- DISCUSSÕES
Observando os resultados na Tabela 1, o diâmetro medido do álcool é o dobro
do vidro e da agua é um pouco maior, isso é devido da troca do meio com as
diferentes densidades. Os valores calculados dos índices, obteve uma
diferença mínima do valor teórico de acordo com a seguinte equação
calculamos o desvio porcentual:
 
Foram obtidos para o vidro um desvio percentual D% = 2,63 % para o vido, D%
=2,25% a agua e para o álcool D% = 2,20%. Embora o resultado experimental
tenha tido algum tipo de interferência, que possa ter causado um determinado
desvio observamos que o percentual de desvio foi pequeno.
6- CONCLUSÃO
Ao analisar a tabela 01, coletamos resultados experimental e
comparamos com os valores tabelados, observamos uma pequena variação.
Essa variação pode ser fruto de erros de paralaxe no caso ar/vidro e nos casos
envolvendo liquido, podem ser frutos de desvios causados pelo menisco do
liquido em questão. 
Os resultados obtidos conferem com a teoria, podemos observar a luz sendo
refletida totalmente quando usamos o método de P fund. Sob ângulos
menores que o crítico observou a refração parcial, sendo o círculo brilhante
correspondente a luz refratada, e o círculo interno escuro correspondente a
luz refletida totalmente. Para ângulos a cima do ângulo critico teremos que a
luz será apenas refletida de volta. 
REFERÊNCIAS
1-SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Lei de Snell-Descartes"; Brasil
Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-snell-
descartes.htm>. Acesso em 06 de outubro de 2017
2-HALLIDAY, D., RESNICK, R. Fundamentos de Física 1 . Rio de
Janeiro: LTC, 1991, 300p.