Relatório - Difração da Luz

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA - CCT
UNIDADE ACADÊMICA DE FÍSICA – UAF
FÍSICA EXPERIMENTAL II – TURMA 09
INTERFERÊNCIA, DIFRAÇÃO E POLARIZAÇÃO DA LUZ
Bárbara Silva Souza
Meteorologia - 117110563
Campina Grande-PB
Março/2021
INTRODUÇÃO
Difração é o nome genérico dado aos fenômenos associados a desvios da propagação da luz em relação ao previsto pela óptica geométrica. O efeito de difração é observado para todos os tipos de ondas. Nas condições rotineiras, observamos a difração da luz. Entretanto, a difração das ondas sonoras é difícil de ser evitada. O som contorna obstáculos de tamanhos razoáveis ​​tais como as mobílias de uma sala e preenchem todo o ambiente de maneira mais ou menos uniforme. Esta diferença observada entre a difração das ondas sonoras e ondas luminosas é devida à diferença entre os respectivos comprimentos de onda. 
Toda luz que se considera em uma superfície plana é ao menos parcialmente polarizada. Você pode pegar o filtro polarizador e segurá-lo em um ângulo de 90 graus em relação à reflexão, e essa será reduzida ou eliminada. Filtros polarizadores removem luz polarizada a 90 graus do filtro. É por isso que você pode pegar dois polarizadores e posiciona-los um a um ângulo de 90 graus do outro, assim nenhuma luz atravessará. 
A polarização por espalhamento é observada quando a luz passa através da atmosfera. A luz dispersa frequentemente produz brilho nos céus. Fotógrafos sabem que esta polarização parcial da luz dispersa produz um céu 'washed-out'. Um fenômeno fácil para a primeira observação é olhar, ao pôr do sol, para o horizonte a um ângulo de 90 graus do pôr do sol. Outro efeito facilmente observado é a drástica redução de brilho de imagens do céu e nuvens refletidas em superfícies horizontais, que é a razão pela qual frequentemente se usa lentes polaroide em óculos de sol. Também frequentemente visível através de óculos de sol polarizantes é padrões em forma de arco-íris gerados por efeitos birrefringentes dependentes da cor, como por exemplo, em vidros enrijecidos (vidros de carros) ou objetos compostos por plástico transparente. A função da polarização em monitores de cristal líquido (LCDs) é constantemente observada através dos óculos de sol, o que causa uma redução no contraste ou até mesmo torna o conteúdo mostrado ilegível através dos mesmos.
MATERIAL UTILIZADO
· Fonte de luz branca 12V-21W, chave liga-desliga, alimentação bivolt e sistema de posicionamento do filamento;
· Base metálica 8x70x3cm com duas mantas magnéticas e escala lateral de 700mm;
· Dois polaroides em moldura plástica com fixação magnética;
· Diafragma com uma fenda;
· Lente de vidro convergente plano-convexa com Ø = 60mm, DF = 120mm, em moldura plástica com fixação magnética; 
· Cinco cavaleiros metálicos;
· Suporte para disco giratório;
· Disco giratório Ø23cm com escala angular e subdivisões de 1º;
· Lente de vidro convergente biconvexa com Ø50mm, DF 50mm, em moldura plástica com fixação magnética;
· Lente de vidro convergente biconvexa com Ø = 50mm, DF = 100mm, em moldura plástica com fixação magnética; 
· Rede de difração 500 fendas/mm em moldura plástica com fixação magnética;
· Trena de 2m;
· Anteparo para projeção com fixador magnético;
· Régua milimetrada de ± 150mm.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
1. Determinação do Comprimento de Onda da Luz
1.1. Montamos o equipamento conforme a figura Fig.4-13 contida na apostila;
1.2. Colocamos na frente da fonte luminosa e à 4cm, uma lente convergente de distância focal f = 5cm. Essa lente foi utilizada para iluminar a fenda;
1.3. Colocamos na frente da lente o diafragma com uma fenda;
1.4. Utilizamos uma lente convergente de distância focal f = 10cm para projetarmos a fenda no anteparo;
1.5. Ajustamos a posição da lente para que a fenda projetada ficasse bem nítida;
1.6. Colocamos a rede de difração na frente da lente e ajustamos para que o espectro fique bem nítido;
1.7. Ajustamos a posição da rede de difração para que fique a 14cm (a = 0,140m) do anteparo de projeção;
1.8. Medimos a distância do centro de cada cor até o centro da fenda projetada, completando a tabela;
1.9. Medimos as distâncias X e a para a radiação vermelha;
1.10. Calculamos a constante da rede de difração que tem 1000 linhas / mm
1.11. Calculamos o comprimento de onda da radiação vermelha
1.12. Anotamos os valores obtidos na Tabela 4-7 e calculamos o comprimento de onda para as outras cores
2. Polarização da Luz
2.1. Montamos o equipamento conforme a figura Fig.4-14 contida na apostila;
2.2. Colocamos sobre a base metálica um cavaleiro metálico com lente convergente de distância focal 12cm e fixamos no cavaleiro o diafragma com uma fenda;
2.3. Colocamos na extremidade da base metálica um anteparo para projeção e ligar a fonte de luz;
2.4. Colocamos sobre a base metálica, um polaroide fixo no cavaleiro e a 10cm da lente;
2.5. Ajustamos a posição da lente para que a fenda projetada fique bem nítida;
2.6. Observamos a projeção luminosa e colocamos sobre a base metálica o segundo polaroide e a 10cm do primeiro polaroide;
3. Polarização da Luz por Reflexão
3.1. Montamos o equipamento conforme foto abaixo (Fig.4-15) contida na apostila;
3.2. Colocamos na frente da fonte de luz um cavaleiro metálico com uma lente convergente de distância focal 12cm e o diafragma com uma fenda;
3.3. Ligamos a fonte de luz e ajustar o raio luminoso bem no centro do transferidor;
3.4. Colocamos o semicírculo no disco ótico, conforme a foto na apostila e ajustá-lo no disco ótico de tal modo que o ângulo de incidência seja igual à 0°, o ângulo de refração também 0°;
3.5. Fixamos em outro cavaleiro metálico, um polaroide e em outro cavaleiro o anteparo de projeção;
3.6. Giramos o disco ótico 20° e observar o raio refletido, colocamos na mesma direção do raio refletido o polaroide e projetar o feixe refletido no anteparo a 10cm do polaroide;
3.7. Giramos o polaroide de 90° e observamos a projeção do feixe luminoso e retornamos o polaroide para a mesma posição;
3.8. Giramos o disco ótico para 40° e observar o raio refletido, reposicionamos o conjunto polaroide e anteparo de projeção;
3.9. Giramos o polaroide de 90° e observamos a projeção do feixe luminoso, e retornamos o polaroide para a mesma posição;
3.10. Repetimos esses procedimentos para os ângulos entre 50° e 60°, encontramos um ângulo de reflexão de tal modo que girando o polaroide a projeção desapareça;
3.11. 
Medimos o ângulo α de incidência que tem a luz polarizada: θB = 55° (simulado)
3.12. Medimos o ângulo entre o raio refletido e o raio refratado.
MEDIDAS/TABELAS
	Cor
	a (m)
	X(m)
(simulado)
	 (10-9 m)
	Vermelho
	0,14
	0,047
	0,318
	Laranja
	0,14
	0,043
	0,294
	Amarelo
	0,14
	0,041
	0,281
	Verde
	0,14
	0,037
	0,256
	Azul
	0,14
	0,033
	0,229
	Violeta
	0,14
	0,031
	0,216
Tabela 47 Tabela de dados para o experimento de determinação do comprimento de onda da luz
	COR
	VERMELHO
	LARANJA
	AMARELO
	VERDE
	AZUL
	(nm)
	620-760
	585-620
	550-585
	510-550
	450-510
RESULTADOS E DISCUSSÕES
No EXPERIMENTO 1, sobre Determinação do Comprimento de Onda da Luz, através das análises dos dados percebeu-se que a radiação que tem o maior comprimento de onda é da cor vermelho e a radiação que tem maior frequência é da cor azul, isso porque a frequência é inversamente proporcional ao comprimento de onda. Comparando os resultados experimentais com os resultados teóricos, vimos que somente o vermelho está entre o valor do comprimento de onda, os outros valores obtidos experimentalmente está a cima do intervalo para o valor teórico do comprimento de onda.
Ao estudarmos e analisarmos a Polarização da Luz, no EXPERIMENTO 2, Observou-se a projeção luminosa no anteparo de projeção. Ao incidir luz no primeiro polaroide, sem o ajuste referente ao segundo polaroide, percebeu-se que a projeção no anteparo não se altera. Após ajustar o segundo polaroide, corrigiu-se que o feixe luminoso no anteparo desapareceu. Isso ocorre devido ao efeito de polarização da luz, no qual o primeiropolaroide permite transpassar apenas uma direção fornecida de propagação da luz e seu padrão de onda determinado. Já ao transpassar pelo segundo polaroide, a direção de propagação restante do primeiro polaroide é bloqueada pelo segundo, fazendo com que a projeção luminosa no anteparo desaparecesse.
Com as observações feitas sobre a Polarização da Luz por Reflexão, no EXPERIMENTO 3, Durante o experimento foi possível perceber que entre os ângulos 50° e 60° a projeção desaparece. O ângulo de incidência em que tem a luz polarizada para o ângulo de θB = 55°, denominado de ângulo de Brewster. Também medimos o ângulo entre o raio refletido e o refratado que foi α = 91°. A direção de polarização é horizontal, já que para determinação do ângulo de Brewster movimentou-se horizontalmente o anteparo. 
Nenhum experimento anterior foi encontrado que o índice de refração do acrílico é igual a n = 1,50. Comparando esse valor com o cálculo pelo cálculo da tangente, temos que:
Como o erro foi inferior a 5%, podemos considerar que a tangente do ângulo de Brewster é igual ao índice de refração do material. 
CONCLUSÃO
 Com esse experimento foi possível conceituar e observar o fenômeno de polarização da luz através de uma rede difratora. A determinação da polarização da luz através dos polaroides ou polarímetros foi satisfatória. Calcular o comprimento de onda para cada faixa do espectro visível. Também foi possível conceituar polarização da luz por reflexão, com auxilio do ângulo de Brewster e cálculos matemáticos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NASCIMENTO, Pedro Luiz do. Laboratório de Óptica, Eletricidade e Magnetismo: Física Experimental II. Campina Grande – PB, 2019.
Nussenzveig, H. M. – Curso de Física Básica: Ótica, Relatividade e Fisica Quântica; vol.4. São Paulo: Blucher 1998.
Apostila de Física Experimental II.
www.sofisica.com.br/.../Lentesesfericas/convergentes.php, acessado em 12/03/2011 www.laboratoriorigor.com.br/lentes_tipos.html, acessado em 12/03/2011 www.if.ufrgs.br/fis183/applets/ConvergingLenses.html, acessado em 12/03/2011TIP L ER, P. Ó pt ica e fís ica moder na - vo l.4. 3ª ed. Rio de Ja ne iro : G ua naba ra K ooga n 
TIP L ER, P. Ó pt ica e fís ica moder na - vo l.4. 3ª ed. Rio de Ja ne iro : G ua naba ra K ooga