Relatório Reflexão da Luz

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Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Ciências e Tecnologia
Unidade Acadêmica de Física
Lab. Ótica Eletricidade e Magnetismo
Relatório 1 - Experimentos de Reflexão da Luz
Aluna: Vitória Sampaio Marçal                                Matrícula: 11811773
Turma: 07                   Professor: Licoln Araújo Nota:
Campina Grande – PB
Julho de 2021
	
1. INTRODUÇÃO 
1. Que acontecimentos na natureza que você tenha observado podem estar relacionados com a Reflexão da Luz?
Um fenômeno natural de reflexão da luz pode ser observado em um lago, a incidência da luz solar na superfície do lago provoca a reflexão dos objetos que estão ao redor do lago. O arco íris também é um exemplo, o feixe de luz solar é refletido sobre a superfície interna das gotículas de água e então sofre o processo de refratação que provoca a separação das cores que observamos.
2. Ao olhar sua imagem em um espelho o que você pode destacar quanto ao tamanho de sua imagem? Quanto a distancia da imagem ao espelho?
Observo que o tamanho da minha imagem é exatamente o tamanho real do meu corpo e conforme me distancio ou me aproximo do espelho o tamanho da minha imagem se altera, se estou mais distante, por exemplo, minha imagem diminui. A minha distância ao espelho é a mesma distância da minha imagem ao espelho.
3. Sua mão esquerda em relação a sua imagem e em relação ao seu corpo? Explique.
A minha mão esquerda em relação ao meu corpo é vista como esquerda, já em relação a minha imagem no espelho é vista como sendo minha mão direita. Pois as imagens formadas em espelhos planos são imagens virtuais enantiomorfas, ou seja, não são sobrepostas com seu reflexo e por isso a imagem é invertida horizontalmente, como se tivesse sido deslocada em 180°.
4. Ao olhar sua imagem na parte interna de uma colher o que você pode observar?
Ao aproximar minha imagem na parte interna da colher, percebo que a imagem está invertida e conforme me aproximo a imagem vai aumentando. Isso se deve porque a parte interna da colher é côncava e funciona como um espelho côncavo, logo como minha imagem não pertence ao mesmo semiplano da colher ela é invertida em relação a mesma.
5. E quando olhar em relação à parte externa de uma colher o que pode ser observado?
Nesse caso, ao me aproximar percebo minha imagem reduzida na colher e não invertida. A parte externa da colher é convexa e funciona como um espelho convexo. O espelho convexo pode ser definido como uma metade esférica externa capaz de refletir a luz, é justamente o seu formato que permite que os elementos caibam no campo de visão criando uma perspectiva mais extensa, ou seja, ele faz com que minha imagem seja menor que a colher. 
6. O que entendes por Reflexão da Luz? Enuncie as Leis de Reflexão da Luz.
A reflexão da luz é um fenômeno óptico que ocorre quando a luz incide sobre uma superfície e retorna ao seu meio de incidência (de origem), ou seja, a luz é refletida ao encontrar a superfície. Considerando a incidência da luz sobre uma superfície, definimos que o feixe de luz que se dirige à superfície é denominado de raio de incidência, este faz um ângulo Î com a normal à superfície no ponto de incidência. Outro ângulo é o ângulo R de reflexão, formado pelo raio refletido e a normal. Por fim, a parte que continua a se propagar no meio muda de direção e é então denominado de raio refratado. A partir das definições, são postuladas as seguintes Leis para a reflexão:
 1– O raio incidente, a normal à superfície refletora no ponto de incidência e o raio refletido pertencem a um mesmo plano.
 2 – O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (Î = R).
7. Como é possível identificar o foco de um espelho esférico côncavo? Experimentalmente.
Incidindo um raio luminoso ao eixo central do espelho côncavo, esse raio refletido irávconvergir para um único ponto, esse único ponto é o foco.
8. Fazer ilustrações dos elementos principais de um espelho côncavo? E de um espelho convexo?
Espelho côncavo:
C = Centro de Curvatura
F = Foco
V = vértice
f = distância focal
r = Raio de Curvatura
Espelho convexo: 
C = Centro de Curvatura
F = Foco
V = vértice
f = distância focal
r = Raio de Curvatura
2. METODOLOGIA
Os materiais e métodos utilizados estão de acordo com o livro texto da apostila: Laboratório de óptica eletricidade e magnetismo - física experimental II [1] e em 01 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL REFLEXÃO 2020.2.docx, disponível em https://drive.google.com/file/d/1sDscMgnZE5SQugKbpfaqYcZj4tqEgm8/view?usp=drive_web&authuser=1.
2.1. Materiais e Métodos
Os materiais e métodos utilizados estão disponíveis no link: https://drive.google.com/file/d/1sDscMgnZE5SQugKbpfaqYcZj4tqEgm8/view?usp=drive_web&authuser=0
2.2. Procedimentos experimentais 
Os experimentos seguiram os procedimentos conforme mostrados em https://drive.google.com/file/d/1sDscMgnZE5SQugKbpfaqYcZj4tqEgm8/view?usp=drive_web&authuser=0 e elaborados conforme os vídeos [2] a [6]. 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
I. As Leis da Reflexão – Espelhos Planos 
Os dados aferidos durante o experimento estão apresentados na Tabela a seguir:
Tabela 1: Tabela dos ângulos de incidência (I) e ângulos de reflexão (R) e o erro relativo. 
	Ângulo de incidência (I)
(Escolhido-previsto)
	Ângulo de reflexão (R)
(Medidos)
	Erro Relativo
Percentual
	0º
	0°
	0,0%
	10°
	10,1°
	1%
	20°
	20°
	0,0%
	30°
	30°
	0,0%
	40°
	40°
	0,0%
	50°
	50º
	0,0%
	60°
	60°
	0,0%
	70°
	70°
	0,0%
Segundo a lei de reflexão da luz, O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão (Î = R). Com base nos dados exibidos pela Tabela 1, verificamos que alguns dos ângulos mencionados foram iguais, comprovando então a lei de reflexão. Contudo, percebemos um valor diferente e atribuímos a essa diferença, possíveis desvios cometidos durante o experimento, de forma que o feixe não ficou perfeitamente colimado e teve alteração de milímetros. 
i. Com base nos valores da Tabela 1, que relação existe entre o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão? Descreva.
O ângulo de incidência é teoricamente igual ao ângulo de reflexão, sendo os erros de medidas 0,0% em sua maioria. 
ii. Com base nas observações acima escrever as leis da reflexão.
Conforme a lei de reflexão da luz, esperava-se que o ângulo de reflexão fosse igual ao ângulo de incidência. Como, a partir do experimento, verificamos que os ângulos mencionados foram iguais, comprova-se, deste modo, as leis de reflexão.
II. Associação de Espelhos Planos 
A Tabela 2 apresenta os valores nominais e os valores medidos no experimento. Vale ressaltar que o número teórico de imagens formadas pela associação de espelhos planos foi descrito por: 
Onde o “-1” é consequência da imagem presente da intersecção dos espelhos. Dado que, parte da imagem fica em um dos espelhos e a outra parte no outro espelho ela deve ser contabilizada uma única vez. 
Tabela 2: Tabela dos valores nominais e medidos do número de imagens entre espelhos planos.
	Ângulo entre espelhos 
	N teórico 
	N medido 
	30° 
	11 
	11 
	45° 
	7 
	7 
	60° 
	5 
	5 
	90° 
	3 
	3 
	120° 
	2 
	2 
	Conforme o esperado, os valores de Nteórico foram iguais aos de Nmedido. Caso os espelhos fossem colocados em paralelo (um de frente para o outro) e o objeto ficasse entre eles, o ângulo (α) formado entre os espelhos seria de 0º e teríamos: 
Logo, esperaríamos que infinitas imagens do objeto fossem formadas. 
iii. O que esperaríamos no caso de 2 espelhos colocados em paralelo, um de frente para o outro, e um objeto entre eles? Qual o número de imagens esperado? Comente.
Esperaríamos que infinitas imagens do objeto fossem formadas.
III. Espelhos Côncavos
Observou-se na reflexão do espelho côncavo que os raios luminosos paralelos convergiram para o foco real do espelho, conforme ilustrado na Figura 1. Estando o foco distante aproximadamente 2,0 cm. 
Figura 1: Ilustração da reflexão observada no experimento de Espelhos Côncavos.
Onde: 	
C = Centro de Curvatura
F = Foco
V = vértice
f = distância focal
r = Raio de Curvatura.
O foco consiste no ponto de cruzamento do
feixe refletido com o eixo principal do espelho. Como os raios luminosos são efetivamente cruzados o foco do espelho côncavo é real. Além disso, os raios luminosos que passam pelo centro de curvatura do espelho côncavo, refletem sobre si mesmos. Já todo raio que incide paralelo ao eixo principal reflete passando pelo foco do espelho e todo raio que incide em uma direção que passa pelo foco reflete paralelamente ao eixo principal. 
i. Identificar os elementos principais do espelho côncavo. Simule a determinação do foco (medindo com uma régua) o procedimento do item 4.
C = Centro de Curvatura
F = Foco
V = vértice
f = distância focal
r = Raio de Curvatura
ii. Como se chama o ponto de cruzamento do feixe refletido com o eixo principal do espelho côncavo?
Esse ponto de cruzamento é chamado de foco.
iii. No espelho côncavo o foco é real ou virtual?
O foco é real. Os raios luminosos refletidos são efetivamente cruzados.
iv. Enunciar as propriedades do raio luminoso do espelho côncavo.
Em um espelho côncavo os raios luminosos que passam pelo centro de curvatura do espelho, refletem sobre si mesmos. Já todo raio que incide paralelo ao eixo principal reflete em uma direção que passa pelo foco do espelho e todo raio que incide em uma direção que passa pelo foco reflete paralelamente ao eixo principal.
IV. Espelhos Convexos
Observou-se na reflexão do espelho côncavo que os raios luminosos paralelos convergiram para o foco virtual do espelho. Estando o foco distante aproximadamente 1,9 cm.
Figura 2: Ilustração da reflexão observada no experimento de Espelhos Convexos.
Onde: 	
C = Centro de Curvatura
F = Foco
V = vértice
f = distância focal
r = Raio de Curvatura.
O foco consiste no ponto de cruzamento do feixe refletido com o eixo principal do espelho. Como o foco desse espelho é formado pelos prolongamentos dos raios luminosos trata-se de um foco virtual. Além disso, os raios luminosos que passam pelo centro de curvatura do espelho convexo, refletem sobre si mesmos. Já todo raio que incide paralelo ao eixo principal reflete passando pelo foco do espelho e todo raio que incide em uma direção que passa pelo foco reflete paralelamente ao eixo principal.
i. Identificar os elementos principais do espelho convexo. Simule a determinação do foco (medindo com uma régua) o procedimento do item 3.
C = Centro de Curvatura
F = Foco
V = vértice
f = distância focal
r = Raio de Curvatura
ii. Como se chama o ponto de cruzamento do feixe refletido com o eixo principal do espelho convexo?
É chamado de foco.
iii. No espelho convexo o foco é real ou virtual? Comente sua resposta.
O foco é virtual, pois é formado pelos prolongamentos dos raios luminosos refletidos.
iv. Enunciar as propriedades do raio luminoso do espelho côncavo.
Em um espelho convexo o raio luminoso que passa pelo centro de curvatura reflete sobre si mesmo. Os raios que incidem paralelo ao eixo principal refletem em uma direção que passa pelo foco do espelho e todo raio que incide em uma direção que passa pelo foco reflete paralelamente ao eixo principal.
V. Distância focal de um Espelho Côncavo
Com a equação de Gauss:
A distância focal do espelho (f) foi determinada. 
Os valores encontrados durante o experimento das distâncias do objeto ao espelho (D0), do espelho a imagem (Di) e da distância focal (f) estão apresentados na Tabela 3.
Tabela 3: Tabela dos valores das distâncias D0, Di e focal.
	N 
	D0 (cm)
	Di (cm)
	f(cm)
	1 
	50 
	32,0
	19,51
	2 
	45 
	35,2
	19,75
	3 
	42 
	38,4
	20,06
	4 
	37 
	44,3
	20,16
	5 
	30 
	57,5
	19,71
	Valor Médio de f (cm) = 19,84
A imagem é formada a partir dos próprios raios refletidos e o objeto se encontra além do centro de curvatura ou entre o centro de curvatura e foco, por isso trata-se de uma imagem é real e invertida. 
Projetando a vela a uma distância (D0) de 30 cm equivalente a 7,5 cm na ilustração:
Figura 3: Ilustração da projeção da distância focal de um espelho côncavo.
Observamos que o objeto estará localizado antes do centro de curvatura do espelho côncavo de distância focal (f) equivalente a 5cm, o que implica que a imagem formada é real, maior que o objeto e invertida em relação ao mesmo.
i. Calcular o valor médio da distância focal. 
f = cm.
ii. A imagem projetada no anteparo é real ou virtual? Comente.
É real, pois é formada a partir dos próprios raios refletidos.
iii. A imagem projetada no anteparo é direta ou invertida?
Invertida
4 CONCLUSÃO
De maneira geral, todos os resultados obtidos foram satisfatórios. Foi possível comprovar as Leis da Reflexão e identificar que alguns desvios de medição ocorreram na coleta dos dados. Concluímos então, a relação de igualdade entre o ângulo de incidência (I) e o ângulo de reflexão (R). 
	Os resultados obtidos a partir da associação de espelhos planos, se mantiveram coerentes com o esperado e foi possível verificar que número teórico de imagens é semelhante ao número de imagens observadas.
	Com a reflexão dos feixes luminosos nos espelhos esféricos côncavos e convexos foi possível identificar os elementos principais de um espelho esférico e concluir sobre as características individuais de cada um deles. As características dos espelhos côncavos foram observadas em concordância com a teoria, os raios refletidos convergiram efetivamente para um único ponto, o foco real do espelho. Enquanto para o espelho convexo, o foco virtual que independe da posição do objeto foi encontrado e verificado.
Por fim, com o experimento de determinação da distância focal de um espelho côncavo, foi possível determinar a distância focal de acordo com a equação de Gauss e verificar a posição das imagens formadas.
5 REFERÊNCIAS
[1] NASCIMENTO, Pedro Luiz do et al. Laboratório de óptica eletricidade e magnetismo física experimental II. Campina Grande: Maxgraf editora, 2019. 288 p. ISBN 978-85-62198-73-1.
[2] Exp00- Componentes para experimentos de óptica
https://www.youtube.com/watch?v=MmwYiVtGYiI&feature=youtu.be
[3] Exp01: Óptica/Propriedades da reflexão da luz
https://www.youtube.com/watch?v=bYfVpQB-3kw&feature=youtu.be
[3] Exp02- Óptica: Número de imagens entre 2 espelhos planos
https://www.youtube.com/watch?v=3L3zRldOMZ0&feature=youtu.be
[4] Exp03- Óptica: Espelho côncavo
https://www.youtube.com/watch?v=U59RRhEta-g&feature=youtu.be
[5] Exp04- Óptica - Espelho esférico convexo
https://www.youtube.com/watch?v=cBIoGcHVJ1o&feature=youtu.be
[6] Exp05- Óptica - Espelho esférico côncavo
https://www.youtube.com/watch?v=6Frl6RA7lYs&feature=youtu.be