Relatório de Fisexp ( Reflexão Interna Total)

Objetivo

Através da realização do experimento obsevamos o comportamento dos raios de incidência, refração e reflexão e seus respectivos ângulos, tornando possível a análise dos dados coletados, permitindo a medição do ângulo crítico e a verificação da reflexão interna total.

Material Utilizado

- Dioptro semicircular

- Disco ótico

- Prisma de 90°

Introdução

A reflexão interna total pode ocorrer quando o raio luminoso incide do meio mais refringente para o meio menos refringente. Quando um feixe de luz, por exemplo, passa de um meio (meio 1) com um índice de refração, para outro meio (meio 2) com um índice de refração mais baixo, o feixe se refrata para longe de uma linha imaginária perpendicular à superfície, chamada de reta normal. Conforme o ângulo de incidência cresce, o ângulo de refração também aumenta e o raio refratado se afasta da normal. Em um ângulo particular o raio refratado se torna tangente à superfície, ou seja, o ângulo refratado formará 90° com a normal. Nesse caso o ângulo de incidência é chamado de ângulo crítico. Para ângulos de incidência maiores do que o ângulo crítico, não há raio refratado e toda luz é refletida, efeito conhecido como reflexão interna total.

[pic 1]

Para calcular o ângulo crítico, partimos da lei de Snell:

[pic 2]

        Sabendo que nesse caso o ângulo de refração forma 90° com a normal, então  e .[pic 3][pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

onde:

n₁ - índice de refração do meio 1;

n₂ - índice de refração do meio 2;

n₁ > n₂;

Өc - ângulo crítico.

Sabemos que o seno de um ângulo não pode ser maior que 1, então n₂ não pode ser maior que n₁, na equação. Logo, a reflexão interna total não pode ocorrer quando a luz passa de um meio para um outro meio com índice de refração maior que o primeiro.

Procedimento Experimental

1. Colocar o dioptro no centro do disco ótico com a face circular voltada para o raio incidente;
2. Girar lentamente o disco ótico e observar a trajetória do raio incidente (dentro do dioptro) e do raio refratado. Verificar se o raio refratado se aproxima ou se afasta da normal;
3. Girar o disco até que o raio refratado se torne rasante à superfície plana do dioptro;
4. Medir o ângulo crítico;
5. Calcular o ângulo crítico;
6. Calcular o desvio percentual;
7. Fixar o prisma de 90° no disco ótico, verificar o valor do ângulo de incidência e observar o comportamento do raio que emerge o prisma.

Apresentação e análise de resultados

Para observar o comportamento dos raios incidente e refratado, coloca-se o dioptro semicircular no centro do disco ótico. Ao fazer o disco ótico girar lentamente no sentido horário, podemos verificar que à medida que o ângulo incidente cresce, o raio refratado se afasta da normal. Tornando o raio refratado rasante à superfície (ângulo de refração forma 90° com a normal) e medindo o ângulo de incidência nesse momento, obteremos o ângulo crítico, pois sabemos que o ângulo crítico é a medida do ângulo de incidência a partir do qual não há mais refração, somente a reflexão. Ao medirmos o ângulo crítico, obtemos .[pic 8]