EXPERIMENTO6.Reflexaoerefracaodaluz

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
FIS224-LABORATÓRIO DE FÍSICA A
REFLEXÃO E REFRAÇÃO DA LUZ
1. OBJETIVO
Determinar as distâncias focais de um espelho côncavo e de uma lente convergente
Obter o índice de refração do acrílico.
2. INTRODUÇÃO
Um raio de luz incidente na superfície de interface de dois meios (1 e 2) pode dar origem a um raio
refletido e outro refratado, ambos definindo, com o primeiro, um plano normal à interface, denominado
plano de incidência. Define-se o ângulo de incidência 1, o ângulo de reflexão r e o ângulo de refração 2,
respectivamente formados pelos raios incidente, refletido e refratado com a direção normal à interface.
Verifica-se, experimentalmente, que 1 = r, denominada lei da reflexão. A relação entre 1 e 2 é
denominada lei da refração de Snell-Descartes, expressa por:
n1sen1 = n2sen2 , (1)
sendo n1 e n2, os índices de refração dos meios 1 e 2, respectivamente. O índice de refração é a razão entre as
velocidades de propagação da luz no vácuo (c) e no meio (v), ou seja, n = c/v. O ângulo será maior no meio
que tiver menor índice de refração e vice-versa.
Analisando a equação (1) pode-se prever que, se um raio de luz passar de um meio 1 mais
refringente para outro meio 2 menos refringente (n1 > n2), o feixe se afastará da normal (1 < 2) (veja
figura 1). 
Figura 1: Refração e reflexão de um raio de um em uma interface.
Para ângulos de incidência superiores a um dado ângulo crítico não haverá mais a refração da luz,
ocorrendo a reflexão interna total do feixe incidente, de volta para o meio mais refringente. O ângulo crítico
θc é definido como o ângulo de incidência para o qual o ângulo refratado é de 90º. Substituindo na lei de
Snell temos: 







1
2
c
o
2c1 n
narcsen90sennsenn . (2)
Como se nota das equações (1) e (2), uma observação atenta dos ângulos de incidência e de refração,
ou a simples medição do ângulo crítico, pode levar à determinação experimental do índice de refração de um
dos meios uma vez conhecido o índice do outro meio.
Uma lente é um meio transparente limitado por duas superfícies curvas, embora uma das faces da
lente possa ser plana. A luz incidente sobre uma lente sofre duas refrações ao atravessá-la. A distância focal
de uma lente depende do índice de refração do meio e também dos raios de curvatura das faces.
1

1
Normal

2
Normal
Raio incidente
Raio refratado
Ar (meio 2)
Acrílico (meio 1)

r
Raio refletido
Para lentes delgadas, ou seja, quando a espessura da lente for pequena comparada às distâncias
envolvidas (distância do do objeto à lente, distância di da imagem à lente e distância focal f da lente) e os
raios incidentes forem perpendiculares ao plano da lente, a equação dos pontos conjugados pode ser
utilizada: 
io d
1
d
1
f
1
 (3)
A equação (3) também se aplica na formação da imagem de um objeto em espelhos esféricos.
Traçando-se os raios seguindo as leis da reflexão e refração é possível descrever a formação de
imagens reais e virtuais por espelhos (planos, côncavos e convexos) e lentes (divergentes e convergentes)
empregados em instrumentos ópticos.
3. MATERIAL
Lente convergente, espelho côncavo, laser, anteparo, semi-disco de acrílico, disco graduado em
graus, bancada óptica, suportes variados.
4. PROCEDIMENTO
a) Espelho esférico:
1) Fixe um espelho côncavo em um suporte apropriado e aponte-o para um objeto distante (para um prédio
ou árvore, por exemplo, situado a algumas dezenas de metros) capturando a imagem deste objeto no
anteparo. Com isto estime a distância focal desse espelho.
fest = ( ± ) m.
2) Monte o suporte com o espelho e o anteparo na bancada óptica.
3) Usando como objeto um feixe de laser refletido por um pedaço de papel meça quatro combinações
diferentes de do e di.
do (m)
od
1
 (m-1) di (m)
id
1
 (m-1)
Tabela 1: Valores medidos para o espelho.
4) Determine, graficamente, a distância focal do espelho.
5) Compare os valores obtidos nos itens 1) e 4).
b) Refração e reflexão interna total: 
1) Disponha o semi-disco de acrílico sobre o disco graduado em graus, de forma que a superfície plana do
semi-disco coincida com o diâmetro do suporte e que os centros do semi-disco e do disco graduado
coincidam.
2) Faça incidir a luz do laser perpendicularmente à face circular do semi-disco. Para isto é necessário nivelar
o disco graduado e ajustar a altura do laser. O feixe do laser não é circular. Ajuste o laser no suporte de
maneira que o feixe fique na vertical.
3) Para quatro valores diferentes do ângulo de incidência (diferentes do ângulo crítico), meça o ângulo de
refração e determine o índice de refração médio do acrílico.
2
1 (graus) sen1 2 (graus) sen2
Tabela 3: Valores medidos para o acrílico.
4) Determine, graficamente, o índice de refração do acrílico. Considere que o índice de refração do ar é 1,0.
5) Faça três medidas do ângulo crítico c e calcule novamente o índice de refração do acrílico.
c (graus) n
 Valor médio de n = ±= 
Tabela 4: Valores medidos para o ângulo crítico.
6) Compare os valores obtidos nos itens 4) e 5).
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