Roteiro experimental – Reflexao e Refracao_Fisica 2

Física 2 – Roteiro Experimental
Reflexão e Refração – Lei de Snell
1. Objetivo
O objetivo deste experimento é construir um sistema onde é possível observar a trajetória de
um raio de onda sendo refletido e refratado, ou seja, sendo desviado da sua trajetória inicial.
2. Fundação Teórica
O que ocorre quando a luz atinge um objeto? Sob o ponto de vista da ondulatória ela pode
ser refletida ou refratada. Existem outros fenômenos relativos ondulatória, como difração,
polarização e interferência, que estudaremos mais tarde.
Na reflexão, os ângulos formados entre o raio incidente e a reta perpendicular (ou reta
normal N) e entre o raio refletido e a reta perpendicular tem sempre a mesma medida (θ1 = θ2).
Na refração o raio incidente, a reta perpendicular à fronteira no ponto de incidência e o raio
refratado estão contidos no mesmo plano. A Lei de Snell explica o fenômeno de refração e, esta lei
relaciona os ângulos, as velocidades e os comprimentos de onda de incidência e de refração, sendo
matematicamente expressa por:
sen1 v1 1
 
sen 2 v2 2
Observe na figura 1 que o feixe de raios paralelos da luz incidente permanecem paralelos
após a reflexão especular mas são espalhados após a reflexão em uma superfície irregular, figura 2.
3. Material necessário
• Cubo de vidro ou aquário;
• Transferidor de 360º;
• Adesivo;
• Tinta guache branca ou leite.
1
Física 2 – Roteiro Experimental
4. Procedimento
O experimento consiste em preencher um cubo de vidro (aquário) com água misturada com
a tinta ou leite, e incidir um feixe de luz que forma um ângulo com a normal (marcada com adesivo)
à interface água-ar (também marcada com adesivos). Os adesivos facilitam a visualização pelo
observador dos meios 1 e 2, ar e água respectivamente, e a reta normal.
Na figura 01 temos: o adesivo cinza indica a região onde têm-se ar, sendo este o meio 1; o
verde representando a parte completa de água, dito como meio 2; e por fim, o adesivo azul que
representa a direção da reta normal à superfície.
Figura 1: Equipamento utilizado.
Use, de preferência, um aquário longo e raso. A fonte de luz (onda) pode ser um desses
lasers de apontar que os conferencistas costumam usar. Após montagem do equipamento
experimental, em um ambiente parcialmente escuro, faça o feixe de luz penetrar no aquário com um
ângulo de incidência na superfície entre o ar e a água. Veja a figura 2.
Figura 2: O laser incide no ar e refrata na água.
2
Física 2 – Roteiro Experimental
Com o transferidor faça 05 medidas para os valores dos ângulos de incidência θ1 e refração
θ2 e preencha a tabela 01. Tire fotos do experimento para cada medida realizada.
θ1
θ2
Tabela 1: ângulos de incidência e de refração.
Após a montagem da tabela 1, por meio da lei de Snell, calcule o comprimento de onda (λ2)
da onda refratada para cada ângulo de incidência, e preencha a tabela 02. O comprimento de onda
(λ1), é obtido nas informações contidas na caneta laser (Exemplo: wavelength 532nm, ou seja,
532  10 9 m ).
λ1
λ2
Tabela 2: ângulos de incidência e de refração.
Supondo que a velocidade do laser (v1) equivale 3,0  108 m s , calcule a velocidade (v2) para
cada comprimento de onda obtido na tabela 1 ou 2 e preencha a tabela 3.
v1
v2
Tabela 3: velocidade de incidência e de refração.
Incida o laser do meio 2 (água) para o meio 1 (ar), variando os ângulos, até que o fenômeno
de reflexão apareça, e preencha a tabela 3. Tire fotos.
θ1
θ2
Tabela 4: ângulos de incidência e de refração.
3
Física 2 – Roteiro Experimental
5. Tarefas
a) O que está sendo observado?
b) Com base nas tarefas realizadas, elabore (individualmente ou em grupo) um relatório sobre o
experimento.
c) Apresente em anexo ao relatório as fotos retiradas durante a realização do experimento, bem
como os cálculos efetuados.
d) O modelo de relatório encontrasse disponível no Portal EduSESC e no blog É nóis na Física! e
deve ser mantido no formato ABNT.
e) Em caso de dúvidas, procure o professor responsável pelo experimento.
f) Forma de entrega: converta
[email protected]
o
arquivo
em
PDF
e
envie
para
g) Data para entrega (envio): 16 de novembro de 2014 (domingo) até as 23h59min
h) Valor: 4,0 pontos de trabalho
4
o
e-mail: