Condutores de Luz - Princípio da Fibra Óptica

Matsuda, A. S.; Matino, A. S.; Franco, A. C.; Nakashima, A. K.; Alves, B. E. M.; Yamaguchi, C. Y.; Tse, C. A.; Carvalho, E. A. de; Otomura, E. K.; Orban, V. R.

Professor: Nasser Ali Daghastanli, Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS)Universidade Federal do ABC

INTRODUÇÃO

O princípio da fibra óptica é baseada na reflexão interna total, verificada

experimentalmente por John Tyndall em 1870. Um raio de luz que

atravessa do meio de maior índice de refração para o de menor, será

refratado de forma que raios de luz se afastam da normal à superfície.

Quando o ângulo de incidência for maior que o ângulo limite, o raio sofre

uma reflexão total.

Para o cálculo do ângulo limite utiliza-se a seguinte fórmula:

Sen θL = n1/n2

Onde θL é o ângulo limite, n1 o índice de refração do meio externo e n2 do

meio interno [1].

Tabela I: Índice de refração de alguns meios [1]

John Tyndall também observou que em uma sala escura feixes luminosos

se formavam através da poeira suspensa no ar, este efeito ficou

conhecido como Efeito Tyndall [2]. Este fenômeno, ocorre devido à

dispersão da luz pelas partículas coloidais, que possuem tamanho de 1

nm a 1000 nm, que ficam suspensas no meio devido ao movimento

browniano [3].

OBJETIVOS

REFERÊNCIAS

Foi verificado experimentalmente que a água pode transmitir luz através

da reflexão interna total e o espalhamento em diferentes concentrações

coloidais, comprovando o Efeito Tyndall.

[1]Halliday; Resnick e Walker Fundamentos de Física 4 – Óptica e Física

Moderna – Cap. 39 – Pág. 26

[2]Laidler; Meiser e Sanctuary Physical Chemistry – 4ª Ed. – Cap 18 –

Pág. 955/957

[3]http://www.absoluteastronomy.com/topics/John_Tyndall

Acesso: 08/04/2009

Foi realizada a experiência com o filete de água caindo em diferentes

objetos, conforme figuras abaixo:

RESULTADOS E DISCUSSÕES

AGRADECIMENTOS

A Deus, por sua presença constante em nossas vidas.

Ao Prof. Dr. Nasser Ali Daghastanli pela orientação na realização deste

trabalho.

A técnica em Química Luciana Martiliano Milena e a monitora Cindy

Gabriely Freitas Perella pela ajuda na parte prática do experimento.

CONCLUSÕES

Esta experiência tem como objetivo simular os efeitos de uma fibra

óptica, demonstrando assim a reflexão interna total de um feixe de luz

laser (655 nm) e ainda verificar o espalhamento da luz em colóides.

VI Simpósio de Base Experimental das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC - 08 e 09 de maio de 2009

Ar 1.00

Água 1.33

Vidro 1.50

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais:

•Garrafa PET transparente;

•Canudo de plástico;

•Laser;

•Estilete;

•Leite;

•Água; 

Métodos:

Parte A - Realizou-se um furo a 04 cm da base da garrafa e introduziu-se

01 cm do canudo, cortou-se o canudo de modo a sobrar 01 cm para fora.

Vedou-se em torno do canudo com o adesivo instantâneo.

Alinhou-se o laser com o orifício do canudo, de modo que o laser

atravesse a água e saia pelo canudo, conforme figura 1.

Encheu-se a garrafa com água e foi verificado o filete cair sobre

diferentes objetos.

Parte B - Colocou-se algumas gotas de leite na garrafa com água e

observou-se o feixe de luz passando através da mistura. Aumentou-se a

concentração de leite, observando o resultado.

Figura 1: Alinhamento do laser.

Figura 2: Mão. Figura 3: Béquer. Figura 4: Luva de látex.

Na figura 2, verificamos que o feixe de luz percorre o filete de água até

encontrar a palma da mão, onde é refletida. Na figura 3 e 4 verificamos

que a luz se torna visível, pois o índice de refração do vidro e da luva é

maior que da água e menor que a do ar, sendo refletido e refratado em

seu interior.

Ao adicionarmos leite na água, o feixe de luz fica visível devido ao

espalhamento de luz, conforme verificado na figura 5.

Aumentando a concentração de leite o espalhamento é maior e o feixe é

dispersado pela mistura, verificado na figura 6.

Figura 5: Mistura com baixa concentração de leite.

Figura 6: Mistura com alta concentração de leite.