RELATÓRIO 2 - REFRAÇÃO DA LUZ

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA – CTT
UNIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA – UAF
LABORATÓRIO DE ÓTICA ELETRICIDADE E MAGNETISMO
RELATÓRIO 2: REFRAÇÃO DA LUZ
ALUNO: DAVID ISMAEL DA SILVA SOUSA. MATRICULA: 116111221 
TURMA: 07 PROFESSOR: MARCOS GAMA NOTA: 
CAMPINA GRANDE
2017
INTRODUÇÃO 
	A refração da luz ocorre quando a luz passa de um meio de propagação para o outro, sofrendo variação em sua velocidade de propagação. 
ÍNDICE DE REFRAÇÃO
	Opticamente, um meio transparente homogêneo é caracterizado pelo seu índice de refração absoluto , que é dado pela equação:
LEIS DE REFRAÇÃO 
	1ª Lei: O raio incidente , o raio refratado e a normal à superfície de separação pertencem ao mesmo plano.
	2ª Lei: Para cada par de meios e para cada luz monocromática que se refrata, é constante o produto do seno do ângulo que o raio forma com a normal e o índice de refração do meio em que o raio se encontra. 
	Podemos escrever a equação que relaciona o índice de refração de um meio e outro em função dos ângulos de incidência e refração:
ÂNGULO LIMITE E REFLEXÃO TOTAL 
	O ângulo limite é a relação entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração de luz. Ele depende da cor da luz que se propaga e dos meios de propagação. Quando uma luz propagasse de um meio mais refringente para um meio menos refringente, e o ângulo de incidência é maior do que o ângulo limite, não há refração e a luz sofre o fenômeno de reflexão total ou reflexão interna. 
DIOPTRO PLANO
	O dioptro plano é um conjunto de dois meios homogêneos e transparente separados por uma superfície plana. Também pode ser visto como um conjunto de dois meios homogêneos e transparentes separados por uma superfície plana. O dioptro utilizado em nosso experimente é formado por acrílico, o que é um material transparente, porém com índice de refração diferente do que possui o ar. 
MATERIAIS UTILIZADOS 
· Fonte de luz branca ;
· Chave de liga e desliga;
· Alimentação bivolt;
· Sistema de posicionamento do filamento;
· Base metálica com duas mantas magnéticas;
· Escala lateral de ;
· Superfície refletora conjugada: côncava, convexa e plana;
· Diafragma com uma fenda;
· Diafragma com cinco fendas;
· Lente de vidro convergente plano-convexa com , ;
· Lente de vidro convergente biconvexa com , ;
· Lente de vidro plano côncava com , ;
· Cavaleiro metálico;
· Suporte de disco giratório;
· Disco giratório com escala angular e subdivisões de ;
· Perfil em acrílico semicircular;
· Perfil em acrílico biconvexo;
· Perfil em acrílico bicôncavo;
· Perfil de acrílico retangular (dióptro plano);
· Leta F vazada com moldura plástica com fixação magnética;
· Trena de ;
· Anteparo para projeção com fixador magnético.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
DETERMINAR O ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE UM MATERIAL 
PARTE 1 
	Montar o equipamento conforme a Figura 1 abaixo:
Figura 1: Montagem experimento - Determinação do Índice de Refração de um Material
	Ao ligar o equipamento devemos ajusta-lo, deixando os raios luminoso bem no centro do disco giratório. Utilizamos perfil em acrílico semicircular, posicionamos o mesmo conforme a figura 2, indica, além disso, deve-se ajustar o semicírculo de forma que o ângulo de incidência seja de e o ângulo de refração também . Após os ajustes, devemos girar o disco variando o ângulo de incidência de em . E preencher a Tabela 1.
PARTE 2
	Os equipamentos devem estar montados conforme a Figura 2:
Figura 2: Montagem experimento - Determinação do Índice de Refração de um Material – Parte 2.
	A montagem do equipamento, é conforme a do experimento anterior, porém, o perfil de acrílico semicircular deve estar irado para p lado contrário. Para a realização do experimento, devemos girar o disco variando o ângulo de incidência de em . Então deve-se preencher a Tabela 2.
REFRAÇÃO DA LUZ: LENTE CONVERGENTE
	A montagem do equipamento estar de acordo com a Figura 3, a seguir:
Figura 3: Montagem do experimento - Refração da Luz: Lente Convergente.
	Utiliza-se para este experimento, a mesma montagem do experimento anterior, porém, substituímos o diafragma de uma fenda pelo o diafragma de cinco fendas e ajustaremos os feixes de luz, para que fiquem paralelos entre se. Usaremos o perfil de acrílico biconvexo, posicionado conforme a Figura 3. Com uma folha de papel, esboce as trajetórias feixes luminosos e a lente, para identificar os elementos principais da lente convergente e o foco (representação em anexo).
REFRAÇÃO DA LUZ: LENTE DIVERGENTE
	A montagem do equipamento deve estar conforme a Figura 4, a seguir:
Figura 4: Montagem do experimento - Refração da Luz: Lente Divergente.
	
	Utilizando a mesma montagem do experimento anterior, porém, substituímos a o perfil de acrílico biconvexo pelo perfil de acrílico bicôncavo. Faça o esboço dos feixes luminosos incidente e os feixes refratados e seus elementos (representação em anexo).
DISTANCIA FOCAL DE UMA LENTE CONVERGENTE 
	A montagem do equipamento deve esta conforme a Figura 5, a seguir:
Figura 5: Montagem do experimento - Distância Focal de uma Lente Convergente
	A primeira lente, é uma lente convergente de distância focal de , utilizada para iluminar a letra F. A outra lente, é uma lente convergente de distância focal de para projetar no anteparo. Ajustar a lente para que fique a e a da letra F (chamaremos de ). Agora ajustaremos a posição do anteparo para que a imagem projeta fique nítida, fazemos isso movimentando o antepara para frente e para trás. Ao ficar nítido, medimos a distância entre a imagem e a lente.
	Após isso, utilizando a equação de Gauss para calcular a distância focal da lente:
	Medir também, o comprimento do objeto, projetada no anteparo e o comprimento da imagem. Todos os resultados devem ser escritos na Tabela 2. Com os valores preenchidos, devemos calcular o valor médio da distância focal. E esboça em uma folha de papel a lente, o objeto e a formação do objeto no anteparo para einformar a característica da imagem.
DIÓPTRO PLANO 
	A montagem do equipamento deve ser feita conforme mostra a Figura 6, a seguir:
Figura 6: Montagem do experimento - Dióptro Plano
	Coloca o dióptro plano no disco giratório, conforme mostra a Figura 6, e ajusta-lo de forma que o ângulo de incidência seja igual a , e seu ângulo de refração também seja de . Após devemos girar o disco para posicionar o ângulo de incidência em e desenhar no papel o contorno do dióptro e as trajetórias dos feixes incidente, refratado (Representação em anexo). No desenho devemos medir os ângulos de e (conforme indica na Figura 7). 
Figura 7
	Com uma régua, medimos a espessura do dióptro e o desvio lateral , que será calculado através da equação:
	
	Então, calcular o índice de refração do dióptro:
RESULTADO E DISCURSÕES
DETERMINAR O ÍNDICE DE REFRAÇÃO DE UM MATERIAL 
PARTE 1 
	Ângulo de Incidência 
	
	Ângulo de Refração 
	
	
	
	0,17
	
	0,087
	1,95
	
	0,34
	
	0,270
	1,26
	
	0,50
	
	0,310
	1,61
	
	0,64
	
	0,410
	1,56
	
	0,77
	
	0,490
	1,57
Tabela 1
	A razão entre se manteve constante na maioria dos cálculos, essa variação pode ser explicada por erro experimental. Desse experimento podemos verificar as duas Leis da Refração:
· 1ª Lei da Refração: A 1ª lei da refração diz que o raio incidente, o raio refratado e a reta normal ao ponto de incidência estão contidos no mesmo plano.
· 2ª Lei da Refração: Essa lei é utilizada para calcular o desvio dos raios de luz ao mudarem de meio, e é expressa por:
PARTE 2
	Ângulo de Incidência
	
	Ângulo de Refração 
	
	
	
	0,027
	
	0,096
	0,38
	
	0,170
	
	0,230
	0,74
	
	0,260
	
	0,360
	0,72
	
	0,340
	
	0,480
	0,71
	
	0,420
	
	0,600
	0,70
	
	0,500
	
	0,730
	0,68
	
	0,570
	
	0,830
	0,69
	
	0,640
	
	0,940
	0,68
	
	0,710
	
	0,690
	1,03
Tabela 2
	Não é possível completar a tabela, pois existe um Ângulo Limite para que exista a refração, esse ângulo, depende de cada par de superfície refringente. Isso ocorre pois, quando o raio de luz passa de um meio para o outroonde o primeiro meio tem um índice de refração maior do que o segundo o raio é refretado. Nessa refração, do ângulo limite, o raio de luz tende a se afastar da reta normal. Se por acaso ocorra uma incidência com ângulo maior do que o ângulo limite, ocorre o fenômeno chamado de reflexão interna total.
REFRAÇÃO DA LUZ: LENTE CONVERGENTE
	Encontra-se no anexo o esboço dos raios luminosos dessa lente (anexo 1). E as observações feitas dessa lente é que: O cruzamento dos feixes luminosos é chamado de foco. Este foco é real, pois é formado sem precisar fazer prolongamentos dos raios luminosos (na frente da lente). Além disso é possível determinar graficamente a posição e a altura da imagem d e um objeto conjugado com uma lente esférica. A imagem de um ponto, ou conjugado de um ponto, é o encontro de dois ou mais raios emergentes provenientes deste ponto, através da lente. 
REFRAÇÃO DA LUZ: LENTE DIVERGENTE
	Encontra-se no anexo o esboço dos raios luminosos dessa lente (anexo 2). As observações feitas dessa lente é que: O cruzamento dos feixes luminosos é chamado de foco. E este foco é virtual, pois é formado fazendo um prolongamento dos raios luminosos para trás do espelho. 
DISTANCIA FOCAL DE UMA LENTE CONVERGENTE 
	N
	
	
	
	
	
	
	(cm)
	1
	16
	25,0
	9,76
	1,5
	1
	1,56
	1,5
	2
	18
	21,5
	9,79
	1,3
	1
	1,19
	1,3
	3
	20
	19,5
	9,87
	1,1
	1
	0,98
	1,2
	4
	22
	17,5
	9,75
	1,0
	1
	0,80
	1,0
	5
	24
	17,0
	9,95
	0,8
	1
	0,71
	0,8
	6
	26
	16,0
	9,90
	0,7
	1
	0,62
	0,7
Tabela 3
	
O valor médio da distância focal é:
	Nem sempre vai ser igual a . E a imagem projetado no anteparo é real e invertida.
DIÓPTRO PLANO 
O esboço encontra-se em anexo (anexo 3).
 
 
Desvio lateral:
Índice de refração do ar:
Índice de refração do dióptro:
CONCLUSÃO
	Portanto, com a realização de todos esses experimentos tomamos conhecimento acerca das diferentes lentes, e seus elementos (foco real ou foco virtual, projeção de imagem, direita ou invertida, etc.). Todos eles são alto suficiente para o entendimento dos conteúdos.
 
REFERENCIAS 
NASCIMENTO, P. N.; SILVA, L. D.; ARAUJO, L; GAMA, M. J. A.; SOUSA, T. R. N. Laboratório de Óptica Eletricidade e Magnetismo: Física Experimental II. 2017.2. 270p.
JUNIOR, F, R.; FERRARO, N. G.; SOARES, P. A. T. Fundamentos da Física. 9ª ed. São Paulo: Moderna, 2007. Vol. 2.
ANEXO
 
 Anexo 1 – Refração da Luz: Lente convergente Anexo 2 – Refração da Luz: Lente Divergente
Anexo 3 – Dióptro Plano