Relatorio9Fisica - Reflexão da Luz Em Espelhos

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FÍSICA EXPERIMENTAL II 
ENGENHARIA CIVIL 
 
ANA CLARA PEDRAS BUENO 
 
 
 
 
 
REFLEXÃO DA LUZ EM ESPELHOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURVELO 
 2018 
 
OBJETIVO: 
 
 A prática teve por objetivo visualizar e verificar a lei da reflexão, além de 
compreender o fenômeno da reflexão da luz para espelhos planos e esféricos, e 
determinar experimentalmente a distância focal de um espelho esférico côncavo. 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO: 
 
 O procedimento experimental consistiu em três etapas. 
 A primeira delas teve por objetivo verificar experimentalmente as leis da 
reflexão a partir de um espelho plano. Para tal observação, colocou-se em uma base 
metálica, uma fonte de luz e um disco giratório. Em seguida, em frente a fonte de luz 
foi colocado um cavaleiro metálico, cujo um lado do diafragma possuía uma fenda e o 
outro lado uma lente convergente de distância focal 12 𝑐𝑚 , então as posições do 
conjunto foram ajustadas de forma que o filamento da lâmpada ficasse no foco da 
lente. 
 Finalmente, a fonte de luz foi ligada e o raio de luz ajustado no centro do 
transferidor. O espelho plano foi posicionado no centro do disco, e então realizou-se 
variações do ângulo de incidência de 10°, 30° e 50°, respectivamente. As reflexões 
observadas são apresentadas nas figuras a seguir: 
 
 
 (Figura 1: Feixes de reflexão para ângulos de incidência de 10°, 30° e 50°, respectivamente.) 
 
 
 Os casos observados anteriormente, podem ser tratados genericamente como 
no esquema a seguir: 
 
(Figura 2: Esquema de reflexão de raios incidentes.) 
Onde, 𝜃𝑖 é o ângulo de incidência e 𝜃𝑟 é o ângulo de reflexão. 
 Percebendo que, de fato, as observações experimentais (Figura 1) condizem e 
se devem as leis da reflexão. Tendo em vista que, em cada um dos casos, o raio 
refletido pertencia ao plano de incidência e ainda, que o ângulo de reflexão foi igual 
ao ângulo de incidência, exceto por sutis desvios que se deveram a falta de perfeita 
verticalidade da estrutura do espelho plano utilizado. 
 
 Já a segunda etapa do procedimento experimental teve por objetivo verificar 
experimentalmente as propriedades dos raios luminosos em espelhos côncavos e 
convexos. Para analisar, inicialmente, o espelho côncavo, realizou-se uma montagem 
como a da primeira etapa do procedimento experimental, trocando apenas o 
diafragma de 1 (uma) fenda por outro de 5 (cinco) fendas e o espelho plano por uma 
superfície refletora. Seguido pelo ajuste do posicionamento do cavalheiro metálico, de 
modo que os feixes de luz ficassem paralelos entre sim, como na seguinte figura: 
 
(Figura 3: Feixes de luz paralelos entre si.) 
 
 
 Por fim, ajustou-se o feixe luminoso paralelamente ao eixo principal do espelho 
côncavo. Obteve-se a seguinte visualização: 
 
(Figura 4: Visualização experimental e esquema da representação dos feixes de luz- côncavo.) 
Concluindo-se desse modo que, como os raios incididos são refletidos, o foco 
é de natureza real. Foi verificado ainda que a distância entre o eixo principal do 
espelho (𝑉) e o foco real (𝐹) foi de aproximadamente (6,00 ± 0,05) 𝑐𝑚. Assim, 
sabendo que a relação entre o raio de curvatura (𝑉𝐶̅̅ ̅̅ ) e o foco (𝑉𝐹̅̅ ̅̅ ) é dada por: 
𝑉𝐹̅̅ ̅̅ =
𝑉𝐶̅̅ ̅̅
2
 (1) 
Obtém experimentalmente que o raio de curvatura é de aproximadamente: 
𝑉𝐶̅̅ ̅̅ = 12,0 𝑐𝑚 
Sabe-se, porém, que o raio de curvatura do espelho côncavo utilizado era de 
13 𝑐𝑚, valor que não corresponde exatamente ao valor estimado experimentalmente. 
A divergência entre estes valores se deve, possivelmente, a falta de precisão na 
realização da medida da distância 𝑉𝐹̅̅ ̅̅ , tendo em vista a dificuldade de realizar esta 
medida sem alterar ou deslocar a montagem experimental. 
Para tratar em seguida da análise do espelho convexo, utilizou-se a montagem 
anterior alterando apenas a superfície refletora de espelho côncavo para o convexo. 
Obteve-se a seguinte observação: 
 
(Figura 5: Visualização experimental e esquema da representação dos feixes de luz – convexo.) 
 
 Percebe-se neste caso que os raios refletidos são prolongamentos dos raios 
incididos, resultando em um foco de natureza virtual. Ao realizar o prolongamento dos 
feixes luminosos, na visualização experimental, obteve-se uma distância focal de 
aproximadamente (5,50 ± 0,05) 𝑐𝑚. 
 
 A terceira e última etapa do procedimento experimental teve por objetivo 
determinar experimentalmente a distância focal de um espelho côncavo. Para tal 
observação, realizou-se uma montagem como a representada na figura que segue: 
 
(Figura 6: Montagem e visualização da terceira etapa do procedimento experimental.) 
 Atentando-se para que o posicionamento do anteparo possibilitasse uma 
projeção bem nítida da imagem. Feito isto, realizou-se a medição da distância entre o 
objeto (vela) e o espelho (𝐷0) e a distância entre a imagem e o espelho (𝐷𝑖), que 
foram dados, respectivamente, por: 
𝐷0 = (17,50 ± 0,05)𝑐𝑚 
𝐷𝑖 = (41,00 ± 0,05)𝑐𝑚 
 Assim, a partir da equação de Gauss: 
1
𝑓
=
1
𝐷0
+
1
𝐷𝑖
 (2) 
 Foi possível estimar a distância focal do espelho, dada por: 
1
𝑓
=
1
(17,50 ± 0,05)
+
1
(41,00 ± 0,05)
 
𝑓 = (12,26 ± 0,03) 𝑐𝑚 
Obs.: para possível verificação do valor da incerteza apresentado no resultado 
anterior, um rascunho dos cálculos foi anexado ao final deste relatório. 
 
 
 Sabendo-se que o real valor da distância focal do espelho era de 13 𝑐𝑚, 
verifica-se que estes valores não são iguais, mas são consideravelmente próximos. A 
pequena diferença entres estes valores, se deve, provavelmente, a dificuldade de 
ajustar o anteparo de modo que a imagem projetada fosse perfeitamente nítida, um 
desvio neste ajuste, mesmo que sutil, interfere nas medições de 𝐷0 e 𝐷𝑖 e 
consequentemente no valor da distância focal obtida experimentalmente. 
 Observou-se ainda, da Figura 6, que a imagem projetada no anteparo foi de 
posição direita, de natureza real e do mesmo tamanho que o objeto. Percebe-se nesse 
caso, que a imagem observada no anteparo é a inversão da imagem projetada pelo 
espelho côncavo, já que esta está projetada abaixo do objeto, de forma invertida e de 
mesmo tamanho. Desse modo, conclui-se que o objeto foi colocado sob o centro de 
curvatura do espelho côncavo. 
 
 
CONCLUSÃO: 
 
 Finalizado a prática, foi possível visualizar e verificar as leis da reflexão, bem 
como compreender e observar experimentalmente o fenômeno de reflexão da luz para 
espelhos planos e esféricos. Ainda, a partir da equação de Gauss, determinar de 
maneira experimental a distância focal de um espelho esférico côncavo. 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
 
 Roteiro Física Experimental II;