Física Experimental II Óptica Relatório – Espelhos Planos

Física Experimental II

Óptica

Relatório – 008

Espelhos Planos

Objetivos:

1. Determinar a distancia do objeto/imagem;
2. Em um papel, escrever uma palavra e observar como sua imagem era refletida;
3. Dados três ângulos 30º, 45º e 60º registrar o ângulo de incidência e reflexão.

Introdução teórica:

O espelho plano se caracteriza por apresentar uma superfície plana e polida, onde a luz que é incidida reflete de forma regular. Para obter um bom grau de reflexão, é necessário que a variação do poder refletor com o ângulo de incidência do espelho seja a menor possível. O exemplo mais comum de espelho plano é o vidro, que permite a formação de imagens nítidas.

Quando estendemos o braço direito, por exemplo, na frente de um espelho, a imagem refletida estenderá o braço esquerdo, ou seja, refletindo ao contrário. Esse fenômeno é chamado de enantiomorfismo e é uma das características da reflexão de imagens em espelhos planos.

Outras características dos espelhos planos são:

- a imagem refletida tem o mesmo tamanho do objeto;

- cada objeto corresponde a uma imagem;
- imagem e objeto não se sobrepõem.

Ainda podemos afirmar que no caso dos espelhos planos, o raio incidente, o raio refletido e a normal à superfície se situam no mesmo plano e o ângulo de reflexão e o de incidência possuem a mesma medida.

[pic 1]
 

Leis da Reflexão

A reflexão é fenômeno no qual uma propagação energética periódica (onda) volta ao ponto de origem após atingir determinado ponto.

Essa propagação energética pode ser mecânica (como uma sucessão de ondas em uma corda) ou eletromagnética (propagação da luz), entretanto, por ser mais voltado ao estudo da física óptica, trataremos da reflexão da luz incidente sobre uma superfície. Para isso, é necessária a apresentação de alguns conceitos:

Reta Normal

Quando a luz é refletida, mede-se o ângulo de incidência (i), e o ângulo de reflexão (r), como o desvio dos feixes em relação a uma reta perpendicular (N) ao espelho:

[pic 2]

Ângulo de Incidência

O ângulo de incidência é o respectivo ângulo (a partir da reta N) no qual um feixe de luz sobrevém numa face espelhada. Sendo que, a reflexão realmente acontece se o ângulo i for diferente de 90° (feixe paralelo ao espelho).

Ângulo de Reflexão

O ângulo de reflexão é o respectivo ângulo (a partir da reta N) no qual um feixe de luz provém de uma face espelhada. Sendo assim, r é sempre diferente de 90°.

Leis da Reflexão

1. A primeira lei da reflexão diz que o raio incidente, o raio refletido e a reta Normal são coplanares. Ou seja, coexistem no mesmo plano geométrico;
2. O ângulo refletido é igual ao ângulo de incidência.

De forma análoga, a figura (b) representa as duas leis:

[pic 3]

As leis da reflexão podem ser analisadas pela teoria corpuscular da luz: seria a colisão dos fótons com a superfície espelhada. De forma análoga à colisão de uma esfera completamente elástica, inclinada a um determinado ângulo, com uma superfície. Nesse caso, não haveria perdas energéticas e a esfera sairia da superfície em movimento ascendente e com direção igual à de chegada.

Introdução experimental:

O experimento foi realizado da seguinte maneira:

• Primeiramente colocamos o espelho plano em cima de uma régua transparente e em seguida colocamos o bloco de madeira em três posições diferentes e podemos observar que as distancias entre objeto e espelho e espelho e imagem.

Distancia entre objeto e imagem

Objeto: 50 mm Imagem: 100 mm

Objeto: 100 mm Imagem: 200 mm

Objeto: 150 mm Imagem: 300 mm

• No segundo momento escrevemos uma palavra em um papel, que no nosso caso foi (FISICA) e podemos observar que a sua imagem apareceu invertida no espelho,ficando (ACISIF).

Palavra escrita e colocada em frente ao espelho plano:

FISICA: ACISIF

• Depois fizemos a montagem de todo material e calibramos. Colocamos no painel óptico o espelho plano e com um pequeno feixe de luz, originado pela lanterna, podemos observar que o ângulo de incidência do raio de luz é igual ao ângulo de reflexão.
• Retiramos o espelho e colocamos o prisma magnético e com a incidência do mesmo feixe de luz observamos a separação e a formação de espectros coloridos, parecidos com o “arco íris”. As cores foram: amarelo, verde, vermelho, lilás, roxo, azul e laranja.

Materiais utilizados:

• Bloco de madeira;
• Espelho plano magnético;
• Prisma magnético;
• Painel óptico com medida de graduação;
• Lanterna policromática;
• Lente plano convexa de 4 dioptrias;
• Lente plano convexa de 8 dioptrias;
• Multidiafragma;
• Régua zerada no meio.

Resultados:

Distancia entre o objeto e o espelho	Distancia entre o objeto e a imagem
50 mm	100 mm
100 mm	200 mm
150 mm	300 mm

Ângulo de incidência	Ângulo de reflexão
30°	30°
45°	45°
60°	60°

Refração

Objetivos:

1. Aferir o índice de refração do acrílico e o ângulo crítico do acrílico.

Introdução teórica:

Denominamos refração o fenômeno de mudança de direção de um raio luminoso ao passar de um meio de propagação para outro cujas características são diferences ao que tange a transmissão de luz. Por exemplo, um feixe atinge uma superfície que separa o ar e a água, parte da energia luminosa é refletida e uma outra parte penetra no segundo meio, porém com uma certa mudança de direção.