6-A refração da luz e as leis da refração

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CAMPUS PRAÇA XI
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
FÍSICA EXPERIMENTAL
A REFRAÇÃO DA LUZ E AS LEIS DA REFRAÇÃO
Fábio da Cruz Moraes – Matrícula 201307287573
ANDRÉ LUIZ FERNANDES DIAS - 201308146582
Turma: 3128
Prof.: Jorge Antunes Mattos
Rio de janeiro, 11 de Junho de 2015
RESUMO
Quando um feixe de luz incide em uma superfície líquida é refletido por esta e desviado (isto é refratado), ao penetrar na água. O feixe incidente é representado por uma reta única, o raio incidente é paralelo ao sentido de propagação. Supondo que o feixe incidente seja uma onda plana, comas frentes de onda normais ao raio incidente. Os feixes, refletido e refratado, são também representados pelos raios respectivos. Os ângulos de incidência, de reflexão e o de refração são medidos entre a normal à superfície (que é o plano perpendicular ao plano de incidência) e o raio correspondente. As leis que governam a reflexão e a refração são de fácil constatação experimental. 
A refração da luz depende diretamente do comprimento de onda, assim foi possível para Newton mostrar o espectro da luz utilizando um prisma.
A lei da reflexão já era conhecida por Euclides. A da refração foi descoberta por Willebrod Snell (1591-1626) e deduzida da primitiva teoria corpuscular da luz por René Descartes (1596-1650), é conhecida como Lei de Snell-Descartes.
As leis de reflexão e refração podem ser deduzidas das equações de Maxwell, o que significa que devem ser válidas em todas as regiões do espectro magnético. Existe uma ampla comprovação experimental desta teoria, sendo que sempre seu comportamento é perfeitamente satisfatório para a teoria adotada.
I – INTRODUÇÃO
Refração é a passagem da luz de um meio para outro. Quando a luz passa de um meio material para outro meio ocorrem duas coisas: a primeira é que a velocidade da luz muda, a segunda é que, quando a incidência não é oblíqua, a direção de propagação também muda.
Observamos que, quando um raio de luz incidente for oblíquo, a refração é acompanhada de desvio de direção, o que não acontece se a incidência do raio for perpendicular.
A velocidade da luz no vácuo é a maior que qualquer objeto pode atingir. Denominamos por c a velocidade da luz no vácuo. Num meio natural qualquer a velocidade da luz nesse meio (v) é menor do que c. Portanto, podemos sempre escrever que
ou, equivalentemente
O coeficiente n é o índice de refração do meio. É uma das grandezas físicas que caracterizam o meio (a densidade, por exemplo, é uma outra grandeza física que caracteriza um meio).
II – DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
No experimento de hoje, iremos identificar e conceituar dióptro, raio incidente, raio refratado, ponto de incidência, ângulo de incidência e ângulo de refração além da dispersão. Iremos ainda enunciar a primeira e a segunda lei da refração. Conceituaremos e determinaremos o angulo de refração e por fim iremos definir e determinar o índice de refração absoluto e o índice de refração relativo. 
III – DESCRIÇÃO DO APARATO EXPERIMENTAL
01 painel básico para banco óptico.
01 lanterna laser
01 perfil dióptrico em forma de meio círculo
01 perfil dióptrico biconvexo
01 perfil dióptrico bicôncavo
IV – RESULTADOS E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Como pedido na Pág. 76 da apostila, o desenho da pág. anterior nos auxilia na identificação de cada componente da refração, posteriormente, faremos suas conceituações.
Raio 1 é o raio incidente, com velocidade e comprimento de onda característico;
Raio 2 é o raio refratado, com velocidade e comprimento de onda característico;
A reta tracejada é a linha normal à superfície;
O ângulo formado entre o raio 1 e a reta normal é o ângulo de incidência;
O ângulo formado entre o raio 2 e a reta normal é o ângulo de refração;
A fronteira entre os dois meios é um dioptro plano.
O ponto de incidência localiza-se no 0 entre os vértices X e Y.
A dispersão caracteriza-se como o caminho ao qual o raio 2 (refratado) seguirá após sair de um meio para outro.
Conceituando seus componentes temos:
Dióptro - É todo o sistema formado por dois meios homogêneos e transparentes. Quando esta separação acontece em um meio plano, chamamos então, dioptro plano.
Raio incidente – É o raio que atinge determinada superfície.
Raio refratado – É o quando o raio incidente sai de um Meio 1 a passa a se propagar no meio 2.
Ponto de incidência – Ponto onde ocorre a transferência do meio 1 para o meio 2.
Ângulo de Incidencia - é o ângulo entre um raio incidente sobre uma superfície e a linha perpendicular à superfície no ponto de incidência, a chamado normal.
Ângulo de Refração – é o ângulo resultante do encontro entre o ângulo incidente e a reta normal a partir do ponto de incidência.
Completando as lacunas:	
- A diagonal principal (reta normal N), continua sendo perpendicular a superfície plana di dióptro (superfície de separação entre o meio ar e o meio acrílico).
- Neste caso o raio incidente forma um ângulo de 90° com a reta normal N no ponto de incidência.
- O raio refratado (raio no interior do dióptro) forma um ângulo de 90° com a reta normal N.
5.3. Gire no sentido horário, de modo que o ângulo entre o raio incidente e a reta normal N varie lentamente de zero a 45°. Descreva o ocorrido:
A refração da luz varia de forma mais lenta.
Tabela 1
	i
	sen i
	r
	sen r
	sen (i)/sen (r)
	45°
	0.707
	27°
	0.454
	1.557
	35°
	0.574
	21°
	0.358
	1.603
	30°
	0.5
	18°
	0.309
	1.618
	20°
	0.342
	13°
	0.225
	1.520
	10°
	0.174
	6,5°
	0.113
	1.540
 5.6. Existe alguma relação entre o seno do ângulo de incidência (i) e o seno do ângulo de refração (r)? Justifique sua resposta.
Sim. Para um raio de luz passando de um meio para o outro, é constante o produto do seno do ângulo, formado pelo raio e pela normal, com o índice de refração em que se encontra esse raio.
Tabela 2 – Encontre L
	N1
	N2
	N1sen(L) = n2sen(90)
	1
	1.557
	0.027
	1
	1.603
	0.028
	1
	1.618
	0.028
	1
	1.520
	0.027
	1
	1.540
	0.027
Justificativa: Foi verificada uma pequena diferença nos resultados, talvez, por algum erro de paralaxe na leitura dos dados onde obtivemos N2.
Lentes
 
Lentes Convergentes
Em uma lente esférica com comportamento convergente, a luz que incide paralelamente entre si é refratada, tomando direções que convergem a um único ponto.
Tanto lentes de bordas finas como de bordas espessas podem ser convergentes, dependendo do seu índice de refração em relação ao do meio externo.
O caso mais comum é o que a lente tem índice de refração maior que o índice de refração do meio externo. Nesse caso, um exemplo de lente com comportamento convergente é o de uma lente biconvexa (com bordas finas):
 Lentes divergentes
Em uma lente esférica com comportamento divergente, a luz que incide paralelamente entre si é refratada, tomando direções que divergem a partir de um único ponto.
Tanto lentes de bordas espessas como de bordas finas podem ser divergentes, dependendo do seu índice de refração em relação ao do meio externo.
O caso mais comum é o que a lente tem índice de refração maior que o índice de refração do meio externo. Nesse caso, um exemplo de lente com comportamento divergente é o de uma lente bicôncava (com bordas espessas):
V – CONCLUSÕES
Podemos ver e comprovar através dos experimentos citados como é o comportamentos da luz refratada através das leis da refração. Também através da experiência foi possível observar que a onda refratada sempre esta em fase com a onda incidente. Assim também se observou que quando um feixe de luz se propaga passando de um meio para outro, ela sofrerá uma mudança de velocidade e propagação.
VI – BIBLIOGRAFIA
Fundamentos de física. Volume quatro (Halliday, Resnick, Walker).
WWW.FISICA.NET
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