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Pontifícia Universidade Católica de São Paulo Ótica Geométrica – Experimentos / Roteiros

Profa Marisa Cavalcante

E1: Natureza da Luz e Noções Câmara escura – data: ......../........./............ Nome. Assinatura

1. Considere as seguintes ondas eletromagnéticas:

Ondas de radio: radio alfa 101,7 MHz Forno de microondas: Freqüência igual a 2,45 GHz Telefonia celular faixa de 1800 MHz Calcule os comprimentos de onda para cada um destes casos. Sabendo que c = 300.000 Km/s.

2. Considerando a radiação visível compreendida no intervalo de 400 a 700nm (400nm violeta e 700nm vermelha) determine a freqüência correspondente a este intervalo (1nm = 10-9m)

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3. O controle remoto transmite sinais com códigos específicos que são emitidos por um led (light-emitting diode) com comprimento de onda na região do infravermelho, por esta razão não enxergamos estas emissões (1µm a 100µm). Calcule a ordem de grandeza de sua freqüência e compare os resultados com a freqüência da nossa rede elétrica.

4. Raios X . O comprimento de onda dos raios X é da ordem de grandeza das dimensões atômicas e são produzidos por choques de elétrons de alta velocidade em alvos. Sabendo-se que um átomo tem dimensões cerca de 1Ao calcule a freqüência associada a um feixe de RX.

5. No inicio do século XX surgiu a teoria corpuscular para a luz proposta por Einstein para justificar o Efeito Fotoelétrico, que consiste na emissão de elétrons de um metal a partir da incidência de um feixe de luz. Para explicar este efeito é associada a luz a existência de fótons. Um fóton tem sua energia dada por hν onde h é a constante de Planck e é igual a 6,62 x 10-34j.s e ν é a freqüência da radiação. a) Faça uma analise dimensional e mostre que esta energia é fornecida em Joules

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b) Sabendo que 1 joule corresponde à 1,6 x 10-19eV onde eV (elétron –volt) é uma unidade de energia muito utilizada na Física. Calcule a energia em eV para cada uma das radiações dos exercícios anteriores e preencha a tabela abaixo:

Região espectral Comprimento de onda

(m)

Freqüência (Hz)

Energia em eV

Raios X

Luz violeta

Luz vermelha

Infravermelha

Forno microondas

Telefonia celular

Radio alfa – São Paulo

6. Explique, quais as diferenças entre um comportamento ondulatório e um corpuscular.

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Roteiro R1: Câmara escura – data: ......../........./............ Nome. Assinatura

Preparação para o Experimento – Questões Iniciais

1) Considere a seguinte pergunta: como nós enxergamos os objetos?

Em princípio, a resposta a essa pergunta pode parecer óbvia; talvez você responda: "porque existe claridade no ambiente". Muito bem! Agora imagine a seguinte situação:

• Em uma sala escurecida, deixe o palito de fósforo queimar até que a chama se apague e reste apenas a brasa no palito.

• Como você enxerga a brasa? • Na direção determinada entre seu olho e a brasa, em que sentido ocorre a visão? Do olho para

a brasa ou da brasa para o olho? Por quê?

A brasa do palito de fósforo é um exemplo de objeto que possui luz própria, ou seja, é uma fonte de luz. Relacione pelo menos mais três fontes de luz diferentes.

• Como podemos enxergar os objetos que não possuem luz própria?

2) Quais são os três princípios básicos da ótica Geométrica?

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3) Mostre através do esquema abaixo como podemos descobrir as dimensões do objeto através da imagem obtida numa simulação experimental de uma câmara escura.

Experimento para a verificação experimental da inversão da imagem em uma câmara escura: Material que será utilizado é um Banco de Ótica Geométrica da Pasço (USA)

1) Utilizando a placa que contem duas setas perpendiculares, um orifício regulável, uma fonte de luz e uma tela para projeção.

Inicialmente iremos observar a projeção dos eixos (x,y) em uma tela. Para isso você deve utilizar o arranjo experimental abaixo:

objeto

Imagem

Câmara escura de orifício

Montagem 1 : observação da imagem do eixo (x,y)

Placa contendo o eixo (x,y)

Orifício

Eixo(x,y)

tela

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Reproduza abaixo a figura observada na tela.

2) Para simular a câmara escura, posicione, fonte, eixo (x,y), orifício e tela nesta ordem. Ou seja vc irá projetar a imagem do eixo x,y produzido após a passagem pelo orifício.Conforme indica a figura abaixo:

Reproduza abaixo a figura observada na tela.

Eixo(x,y)

orifício

tela

Montagem 2: simulação câmara escura

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3) Compare as figuras 1 e 2 e explique suas diferenças

4) Quais dos três princípios da Ótica Geométrica uma câmara escura comprova? Explique

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Roteiro 2: Sombra e Penumbra ................................data:......./........./................... Nome. Assinatura

1) Para que possamos obter uma sombra bem definida de um objeto é necessário utilizarmos fontes

puntuais. Como você pode obter em um laboratório didático uma fonte puntual ou próxima é isto?

2) Substituindo-se fontes puntuais por fontes extensas observam-se regiões de penumbra, conforme indica a figura abaixo:

Demarque cada uma destas regiões e localize cada das opções abaixo Sombra da própria terra ( ) Observador na Terra vê eclipse total do sol ( ) Sombra própria da Lua ( ) Eclipse parcial do sol ( ) Observador na Terra vê o disco solar completo ( )

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3) Na figura abaixo temos dois bastões de 20 cm cada. F está em brasa e C frio. Nota-se que a sombra mais a e penumbra de C projetadas na tela têm comprimento AB = 100cm. Determine a distância X de F à tela.

4) Explique de que maneira podemos determinar a altura do obelisco representado na figura abaixo, sabendo-se que:

altura do objeto de pequena dimensão h = 200 cm sombra deste objeto s = 50 cm sombra do obelisco S = 1500 cm.

5) No esquema abaixo se tem uma lanterna de projeção, um lápis e uma tela:

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Determine as dimensões da sombra observada na tela

Experimento Sombra e Penumbra

Fonte que será utilizada:

Para obter região de sombra e penumbra você deve ligar as duas lâmpadas. Para obter região apenas de sombra deixar apenas uma lâmpada acesa.




Dimensões de um objeto a partir da sombra produzida. Dispor o bloco de metal a certa distancia da fonte e determine a partir de sua sombra suas dimensões (altura e largura)

2. Medir diretamente utilizando uma régua os valores esperados para A e L esperados: A esperado=.................................................... L esperado=..................................................... 3. Compare os itens 1 e 2 verificando o desvio % obtido experimentalmente para os valores de A e L.

Bloco de metal

1. Dimensões obtidas: Indicar os valores de P, P´e I. P=................................................ P´=............................................... IA=....................................................( altura) IL=...........................................(largura) Aobtido=........................................ (altura) Lobtido =..........................................(largura)




Desvio percentual =[ (valor esperado- valor obtido)/valor esperado] x100 Desvio percentual =.............................................................................. 4. Analise este desvio e comente o resultado 5. Utilizando o material disponível na bancada do laboratório demonstre experimentalmente as regiões de

sombra e penumbra para um objeto. Faça uma representação do resultado obtido (ligar as duas lâmpadas). Faça um esboço desta observação abaixo. Explique porque obtivemos regiões de sombra e penumbra.

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