relatório 1 (Reflexão da Luz)

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Universidade Federal de Campina Grande – UFCG
		Centro de Ciências e Tecnologia – CCT
Unidade Acadêmica de Física
Disciplina: Física Experimental II
Aluno: Paulo Guilherme S. de Góes Matrícula:21011767		
Professor: Lincoln Araújo Turma: 03
 
 Reflexão da Luz
 Data de realização:01/03/2011
 Data de entrega: 15/03/2011
 Campina Grande – PB 
 - Introdução
 Reflexão é o fenômeno que consiste no fato de a luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir sobre um objeto ou superfície. Os espelhos planos apresentam bastantes utilidades diversificadas, desde as domésticas até como componentes de sofisticados instrumentos ópticos. 
 Os espelhos geralmente são feitos de uma superfície metálica bem polida. É comum, usar-se uma placa de vidro onde se deposita uma fina camada de prata ou alumínio em uma das faces, tornando a outra um espelho.
 - Materiais Utilizados
 
 -Fonte de luz branca 12V - 21W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do _lamento;
 -Base metálica 8 x 70 x 3cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700mm;
 -Superfície refletora conjugada: côncava, convexa e plana;
diafragma com uma fenda;
 -Lente de vidro convergente plano-convexa com Ø60mm, DF 120mm, em moldura plástica com fixação magnética;
 -Cavaleiro metálico;
 -Suporte para disco giratório;
 -Disco giratório Ø23cm com escala angular e subdivisões de 1o;
1-Reflexão da luz em espelhos planos 
 1.1-Montagem e Metodologia:
 Para dar inicio ao experimento montou-se o equipamento utilizado no experimento da seguinte forma:
Figura 1. 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. 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.
1.2 Análise e discussão dos dados:
Tabela 1.1: Valores medidos do ângulo de reflexão para diferentes ângulos de incidência.
	Ângulo de incidência (I)
	Ângulo de reflexão (R)
	0º
	0º
	10º
	10º
	20º
	20º
	30º
	30º
	40º
	40º
	50º
	50º
	60º
	60º
	70º
	70º
 Com base nos valores da tabela percebeu-se que a uma relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão, que é dado da seguinte forma:
I = R onde: i Ângulo de incidência;
 RÂngulo de reflexão.
 Através de observações retiradas de experimentos desse tipo, registraram-se algumas leis:
1ª Lei da reflexão: O raio de luz incidente (RI), a reta normal mo ponto de incidência(NI), e o raio de luz refletida(IR’) são coplanares, ou seja, pertencem ao mesmo plano.
2ª Lei da reflexão: O ângulo de reflexão (R) é sempre igual ao ângulo de incidência (I).
 1.3 Conclusões: Com a realização do experimento, foi possível perceber-se as propriedades e as leis que regem os espelhos planos quanto a reflexão da luz.
 2- Associação de espelhos planos 
 2.1 Montagem e metodologia: 
 Montamos o experimento com base a figura 1.1 da apostila.
 Figura 1.1
 
 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. 
 2.2 Análise e discussão dos dados:
Observou-se que para um ângulo de 60º entre os espelhos formavam-se 5 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,
Esse resultado condiz com o número de imagens observadas nos espelhos.
Tabela II
	Ângulo entre os espelhos
	Nteórico
	Nmedido
	30º
	11
	11
	45º
	7
	7
	60º
	5
	5
	90º
	3
	3
	120º
	2
	2
	A relação matemática que estima o número de imagens formadas entre dois espelhos planos é um pouco restrita, porém, pois esta só produz valores concretos se os ângulos entre os dois espelhos forem múltiplos de 360º. Outrossim, os valores gerados serão valores decimais, não indicando um número de imagens real.
	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:
 
	
 2.3 Conclusões: 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.
 3-Reflexão da luz: Espelhos planos
 3.1 Montagem e metodologia: Montamos o experimento com base a figura 1.1 da apostila.
 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.
 3.2 Análise e discussão dos dados: Foi possível determinar os principais elementos de um espelho côncavo, os quais estão demonstrados na imagem abaixo:
Figura 4: Elementos principais de um espelho côncavo
 -Centro de curvatura (C): é o centro da esfera que deu origem ao espelho;
 -Raio de curvatura (R): é o raio da esfera que deu origem ao espelho;
-Vértice (V): é a interseção entre o eixo principal e a calota esférica;
-Foco (F): quando um feixe de raios paralelos incide sobre um espelho esférico de Gauss, paralelamente ao eixo principal, origina um feixe refletido convergente, no caso do espelho côncavo, e divergente, no espelho convexo. Esses raios refletidos ou seus prolongamentos vão se encontrar em um ponto chamado foco principal. Ele se encontra no ponto médio entre o vértice e o centro de curvatura do espelho, ou seja, f = c/2, onde c é a distância entre o ponto C e V, e f é a distância entre o ponto F e V;
-Eixo principal: é a reta que passa pelo centro de curvatura e sai perpendicular ao vértice do espelho;
Pelas observações experimentais e pela teoria já existente, define-se o ponto de cruzamento do feixe refletido com o eixo principal do espelho côncavo como sendo o foco do espelho, e também percebe-se que esse foco é real.
As propriedades do raio luminoso para um espelho côncavo podem ser escritas:
-Todo raio de luz que incide passando pelo centro de curvatura reflete-se sobre si mesmo;
 
-Todo raio de luz que incidir paralelamente ao eixo principal reflete-se passando pelo foco;
 
-Todo raio de luz que incidir no espelho passando pelo foco, reflete-se paralelamento ao eixo principal;
 
-Todo raio de luz que incidir no vértice reflete-se de tal forma que o ângulo incidentee de reflexão são iguais em relação ao eixo principal.
 
3.3Conclusões
Com o experimento realizado, foi possível observar e enunciar as propriedades dos espelhos côncavos e, de forma prática, constatar a presença de um foco real no mesmo.
4-Reflexão da luz em espelhos convexos
 4.1 Montagem e metodologia: Montamos o experimento com base a figura 1.1 da apostila.
 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.
4.2 Análise e discussão dos dados: Foi possível determinar os principais elementos de um espelho côncavo, os quais estão demonstrados na imagem abaixo:
 
Figura 6: Elementos principais de um espelho convexo
 Centro de curvatura (C): é o centro da esfera que deu origem ao espelho;
 Raio de curvatura (R): é o raio da esfera que deu origem ao espelho;
 Vértice (V): é a interseção entre o eixo principal e a calota esférica;
 Foco (F): quando um feixe de raios paralelos incide sobre um espelho esférico de Gauss, paralelamente ao eixo principal, origina um feixe refletido convergente, no caso do espelho côncavo, e divergente, no espelho convexo. Esses raios refletidos ou seus prolongamentos vão se encontrar em um ponto chamado foco principal. Ele se encontra no ponto médio entre o vértice e o centro de curvatura do espelho, ou seja, f = c/2, onde c é a distância entre o ponto C e V, e f é a distância entre o ponto F e V;
 Eixo principal: é a reta que passa pelo centro de curvatura e sai perpendicular ao vértice do espelho;
 Pelas observações experimentais e pela teoria já existente, define-se o ponto de cruzamento dos prolongamentos dos feixes refletidos com o eixo principal do espelho convexo como sendo o foco do espelho, e também percebe-se que esse foco é virtual.
 As propriedades do raio luminoso para um espelho convexo podem ser escritas:
 Todo raio de luz que incide perpendicular a superfície, ou seja, em direção ao centro de curvatura, reflete-se sobre si mesmo;
 Todo raio que incide paralelamente ao eixo principal reflete-se em direção ao ponto de foco. A condição contrária também é válida, todo raio de luz que incide no espelho em direção ao ponto de foco reflete-se paralelo ao eixo principal;
 Todo raio de luz que incide sobre o vértice do espelho reflete-se de tal forma que o ângulo do raio incidente e o ângulo de reflexão sejam iguais em relação ao eixo principal.
 4.3 Conclusões
Com o experimento realizado, foi possível observar e enunciar as propriedades dos espelhos côncavos e, de forma prática, constatar a presença de um foco no mesmo.
5-Distância focal de um espelho côncavo
5.1 Montagem e metodologia: Para dar início ao experimento, montou-se o equipamento da seguinte forma:
 Figura 7: Montagem para o experimento de distância focal de um espelho côncavo
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. Uma 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:
anotando os resultados obtidos na Tabela III.
Análise e discussão dos dados:
Tabela III
	N
	D0 (cm)
	Di (cm)
	f (cm)
	1
	50,0
	31,0
	19,12
	2
	45,0
	33,0
	19,05
	3
	42,0
	38,0
	19,95
	4
	37,0
	43,0
	19,88
	5
	30,0
	60,0
	20,0
Calculou-se o valor médio dos resultados de f obtidos:
Como já foi visto em teoria, 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:
Conclusões
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.
 Referências bibliográficas
 http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Espelhos_esfericos_elementos.PNG,
 http://pt.wikipedia.org/wiki/Espelho_c%C3%B4ncavo
http://pt.wikipedia.org/wiki/Espelhos_esf%C3%A9ricos