Universidade Estácio de Sá

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

RELATÓRIO

Física Teórica Experimental II (CCE0847)

Experiência de da lei de Sneel

Professor: Erica Carvalho

ALUNOS: Ozinilda do Socorro Vieira Nacif RA: 201501247191

Data da pratica: 04/03/2016.Data de entrega: 11/03/2016.

São Paulo2016

Introdução

Demonstrar o comportamento da luz em um espelho plano e em lentes convergentes e

divergentes

Refração da Luz

Refração é a passagem da luz de um meio para outro.

Desde o século 19 já se sabia que a luz é uma forma de onda que se propaga com alta

velocidade, mas essa velocidade depende do meio por onde a luz está se propagando.

No ar, a velocidade da luz é quase 300.000 quilômetros por segundo. No interior de

um vidro transparente ela se reduz a uns "meros" 200.000 km/s. É essa mudança de

velocidade que faz o feixe de luz se desviar ao passar do ar para o vidro.

Observamos que, quando um raio de luz incidente for oblíquo, a refração é

acompanhada de desvio de direção, o que não acontece se a incidência do raio for

perpendicular.

Coloque um lápis, perpendicularmente, dentro de um copo de água. Você observará

olhando pela lateral do copo, que o lápis continuará na vertical dentro da água.

Colocando o lápis com uma inclinação dentro da água, você observará pela lateral do

copo que parece que o lápis está quebrado.

Lápis colocado inclinado na água

Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Reflex%C3%A3o_total

Um feixe de luz, incidindo obliquamente, muda de direção quando passa de um meio

transparente para outro transparente que apresenta velocidade da luz diferente do

primeiro meio.

Procedimento

Fonte: https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_pt_BR.html

Quando a luz passa de um meio para outro, ocorre a refração além da reflexão.

O fenômeno da refração é regido pela Lei Snell-Descartes.

A lei da refração recebeu o nome dos dois cientistas, Snell e Descartes, porque apesar

de terem trabalhado independentemente, chegaram à mesma lei.·.

Lei Snell-Descartes

A lei de Snell - Relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de

refração.

A razão entre o seno do ângulo de incidência (θ1) e o seno do ângulo de refração (θ2)

é constante e esta constante é igual ao índice de refração relativo n21, para um dado

comprimento de onda.

sen 1 / sen 2 = n21 = n2 / n1 onde:

1 ângulo de incidência (ângulo que o raio incidente faz com a normal, N)

2 ângulo de refração (ângulo que o raio refratado faz com a normal, N)

n21 índice de refração relativo

n2 índice de refração do meio 2

n1 índice de refração do meio 1

Fonte: https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_pt_BR.html

Refringência do meio

Quando o meio 2 for mais refringente que o meio 1, ou seja, quando o índice de

refração do meio 2, n2, for maior que o índice de refração do meio 1, n1, vamos ver o

que acontece com o raio refratado.

Pela Lei de Snell Descartes, temos que:

sen 1 / sen 2 = n2 / n1

Como n2 > n1 n2 / n1 > 1

Substituindo na Lei de Snell Descartes, obtemos:

sen 1 / sen 2 > 1 sen 1 > sen 2

Como 0 < 90o e a função seno é crescente no primeiro quadrante, temos:

1 > 2 ou 2 < 1

Conclusão: Quando o meio 2 for mais refringente que o meio 1 (n2 > n1), o raio

refratado se aproxima mais da normal no meio 2, ou seja, 2 < 1 .

O raio refratado se aproxima mais da normal no meio mais refringente.

Raio incidindo na direção normal

Quando o raio incidir na direção da normal, ou seja, o ângulo de 1 = 0º.

Pela Lei de Snell Descartes, obtemos:

sen 1 / sen 2 = n21

Sendo 1 = 0o sen 1 = 0

Substituindo na lei de Snell Descartes, obtemos:

0 = n21 sen 2

Como n21 é diferente de 0 sen 2 = 0

Para o primeiro quadrante temos que:

2 = 0

Conclusão: Quando o ângulo de incidência for nulo, o ângulo de refração também será

nulo, não ocorrendo desvio do raio luminoso.

Fonte: https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_pt_BR.html

Raio incidindo na direção da normal.

Ângulo Limite

Quando o ângulo de incidência (ou de refração) for igual a 90o, o ângulo de refração

(ou de incidência) será igual ao ângulo limite (L).

Fonte: https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_pt_BR.html

Fonte: https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_pt_BR.html

1) O ângulo limite (L) sendo um ângulo de incidência

2) O ângulo limite (L) sendo um ângulo de refração.

Pela Lei de Snell Descartes, temos:

sen 1 / sen 2 = n21

1 = 90o sen 1 = 1 e 2 = L

Substituindo:

1 / sen L = n21 sen L = 1 / n21 = n12 = n1 / n2

Conclusão: O ângulo limite (L) é o maior ângulo (de incidência ou refração) para que

ocorra o fenômeno da refração e corresponde a um ângulo (de incidência ou de

refração) igual a 90º. (O ângulo limite (L) ocorre sempre no meio mais refringente).

Reflexão Total

Quando o ângulo de incidência ou de refração for maior que o ângulo limite (L), o raio

sofre uma reflexão total.

Reflexão total de um raio que incide com um ângulo maior que o ângulo limite (L).

Óticos Geométricos

Se tivermos a distância focal e posição do objeto é possível determinar, analiticamente, a posição da imagem. Através da equação de Gauss, que é expressa por:

O espelho esférico é constituído de uma superfície lisa e polido com formato esférico.

Se a parte refletora for interna será um espelho côncavo caso a superfície refletora

seja a parte externa será um espelho convexo.

Características das imagens nos espelhos esféricos

As características das imagens nos espelhos esféricos mudam de acordo com quando

mudamos a posição do objeto na frente do espelho.

Temos dois tipos de imagem, virtual e real:

Imagem virtual: é vista no ponto de encontro dos prolongamentos dos raios refletidos

Imagem real: é vista em um ponto onde realmente passam os raios refletidos

Podemos dizer como as imagens irão se comportar sabendo qual a posição do objeto

em relação ao espelho:

Espelhos Côncavos

Objeto localizado antes do centro de curvatura (C): A imagem é real, está posicionada

entre o centro de curvatura(C) e o foco(F), é invertida e o seu tamanho é menor que o

objeto.

Objeto localizado sobre o centro de curvatura (C): A imagem é real, está posicionada

sobre o centro de curvatura(C), é invertida e tem o mesmo do objeto.

Objeto localizado entre o centro de curvatura (C) e o foco (F): A imagem é real, está

posicionada antes do centro de curvatura(C), é invertida e o seu tamanho é maior que

o objeto.

Objeto localizado sobre o foco (F): A imagem é imprópria, pois os raios de luz saem

paralelos.

Objeto localizado entre o foco (F) e o vértice (V): A imagem é virtual, está posicionada

atrás do espelho ou depois do vértice(V), é direita e o seu tamanho é maior que o

objeto.

Os espelhos côncavos são muito usados por mulheres para passar maquiagem no

rosto, pois amplia a imagem.

Espelhos ConvexosA imagem nos espelhos convexos sempre será virtual, estará posicionada entre o

foco(F) e o vértice(V), será direita e o seu tamanho será menor que o objeto.

Os espelhos convexos são bastante utilizados nos retrovisores direito dos carros, pois

diminui a imagem para que caibam mais imagens no espelho, dando assim uma ampla

visão.

Nesta experiência foram usados somente três raios notáveis para determinar as

características da imagem:

O raio que incide paralelamente ao eixo principal é refletido passando pelo foco(F)

como mostra a simulação (a)

Simulação (a)

O primeiro raio que sai da imagem vai paralelo ao eixo principal e passa pelo foco o

segundo raio passa pelo centro da esfera e o eixo principal já o terceiro raio sai da

imagem e passa pelo ponto (f) quando verificamos o prolongamento dos três raio

pode-se ver o ponto de incidência dos três raio onde se formou a imagem invertida

conhecida como imagem real como mostra a Simulação (b).

Simulação (b)

Foi feito outra simulação só que agora se percebeu que ao aproximar o objeto do

espelho notou-se neste momento que formou uma imagem atrás do objeto onde este

não refletia invertido conhecida como imagem virtual simulação (c).

Simulação (c)

Ao mudar na simulação o raio de curvatura que antes era 0,8 e o índice de refração

que antes era 1,53 pude perceber que houve uma alteração na imagem que antes

havia se formado antes do foco (f), ou seja, a imagem formada do objeto se aproximou

do objeto e a frente do ponto (f) como mostra a simulação (d)

Simulação (d)

Conclusão

pode constatar na prática das simulações os diversos fenômenos da ótica geométrica, inclusive

comparando elementos e informações da teoria com efeitos práticos observados nas

experiências. Concluímos que a luz ao passar de um meio a outro sofre diversas mudanças,

dentre elas a sua direção e o seu ângulo. Ao realizarmos um experimento percebemos que

após certo ângulo o raio de luz não podia mais ser visto e a teoria nos informa claramente que

esse fenômeno se dá devido ao ângulo de reflexão exceder o ângulo limite. Dentre esses e

outros fenômenos essa prática pode nos fornecer uma dimensão ampla das leis da ótica

geométrica.

Bibliografia

https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_pt_BR.html

Acesso em: 04/02/2016.

https://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_pt_BR.html .

Acesso em: 04/03/2016.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Reflex%C3%A3o_total

Acesso em: 05/06/2016.

http://www.infoescola.com/optica/espelhos-esfericos/.

Acesso em: 05/06/2016.