Construindo um Modelo Geométrico para a Luz

        UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

   Laboratório de Introdução às Ciências Físicas

                                           Relatório da Prática 1

            CONSTRUINDO UM MODELO GEOMETRICO PARA A LUZ

                 

 Alunos (as): Anne Caroline Leandro.

                      Cíntia Regina Silva Duarte.

Data: 10/02/2014

Pólo: Sete Lagoas

Tutor (a): Adriana Nascimento de Souza

Professor (a): Marcílio José Pedretti

EXPERIMENTO 1:

PROPAGAÇÃO DA LUZ NUM MEIO HOMOGÊNEO

RESUMO

Um raio de luz é a trajetória da luz em determinado espaço, e sua representação indica onde a luz criada (fonte) e para onde ela se dirige.

A câmara escura de orifício é um objeto totalmente fechado, como as paredes opacas e com uma das faces. Ao colocarmos um pequeno objeto luminoso ou iluminado em frente à câmara, podemos observar a imagem formada na parede oposta ao orifício. Essa imagem é uma imagem real e invertida. A luz proveniente de uma fonte luminosa propaga-se em todas as direções e em linha reta.

OBJETIVO

Construir um modelo de propagação da luz a partir das observações realizadas.

INTRODUÇÂO

A luz se propaga em linha reta. Cada uma dessas retas de luz é chamada de raio de luz. O princípio da propagação retilínea da luz pode ser verificado no fato de que, por exemplo, um objeto quadrado projeta sobre uma superfície plana, uma sombra também quadrada.

Meio homogêneo é o meio no qual os pontos apresentam as mesmas propriedades físicas, como a densidade, pressão e temperatura.

MATERIAL UTILIZADO

- caixa escura;

- máscaras;

- fontes de luz 1;

- régua;

- figuras imantadas.

                  METODOLOGIA

Procedimento experimental:

        Conforme mostrado na figura abaixo, colocamos a fonte com a lâmpada L1 acesa na frente da máscara com o orifício circular de diâmetro d = 1 cm, cuidando para que o lado plano da fonte ficasse paralelo ao plano da máscara. Alinhamos o centro de L1 com o centro do orifício circular. A sala de laboratório foi escurecida ao máximo.

[pic 1]

O procedimento experimental desenvolveu-se da seguinte maneira:

              PRIMEIRA PARTE:

1. O orifício circular de diâmetro d= 1 cm da máscara.
2. Centralizar o furo da máscara com o furo da caixa.
3. Alinhar a lâmpada com anteparo mexendo o anteparo a luz aumenta ou diminui o tamanho.
4. Colocar a fonte de luz L1 a 15 cm da máscara.
5. O anteparo a uma distância cerca de 55 cm da máscara.
6. Escolher a figura. E ver se estão coincidentes o centro da figura e o centro da mancha luminosa. Voltar a 55 cm para ser quase exata e mexer ligeiramente o anteparo para ficar coincidentes: 44 cm

Figura: 4 cm

             E meça:

1. a distância entre a fonte luminosa e a máscara;
2. a distância entre a máscara e o anteparo;

1. o diâmetro do orifício circular da máscara;

D- o diâmetro da figura imantada que você usou.

SEGUNDA PARTE:

                 

Com a hipótese de a propagação ocorrer em linha reta, vamos prever o tamanho da mancha luminosa através de cálculos, verificando a validade do modelo de propagação da luz em linha reta. Os resultados dos cálculos de L e δL serão anotados na Tabela 1.

[pic 2]

                   Propagação Retilínea.                                   Propagação Curvilínea.

         

[pic 3]

TERCEIRA PARTE:

Repetimos mais três vezes a primeira etapa do procedimento experimental mantendo fixa à distância a= 15 cm e variando a distância b. As medidas serão anotadas na Tabela 1.

2) a = 15 cm     b = início 50 cm -> 43,10 cm        D = 4 cm

3) a = 15 cm     b = início 40 cm -> 30,4 cm          D = 3 cm

4) a = 15 cm     b = início 30 cm -> 30 cm             D = 3 cm

                  QUARTA PARTE:  

A partir das observações feitas e das medidas encontradas, comparamos o valor de D medido com o valor de L calculado.  Verificamos se os valores confirmam a hipótese de propagação retilínea da luz.

D = 4 cm   =>   L = 3,96 cm

D = 4 cm   =>   L = 3,87 cm

D = 3 cm   =>   L = 3,03 cm

D = 3 cm   =>   L = 3 cm

                   QUINTA PARTE:

Para verificarmos a validade do modelo, modificamos a primeira situação e observamos o que aconteceu quando:

                 a) apagamos a L1 e acendemos a L2;

                 b) apagamos a L2 e acendemos a L3.

        Neste experimento, foram feitas apenas observações qualitativas.

[pic 4]

MEDIDAS EXPERIMENTAIS

Preenchimento da primeira parte da tabela1

Tabela 1

Medidas (cm)		Cálculos (cm)
A	δa	b	δb	d	δd	D	δD		L	L máx	L mín	δL
15	0,05	44,40	0,05	1	0,05	4	0,05
15	0,05	43,1	0,05	1	0,05	4	0.05
15	0,05	30,4	0,05	1	0,05	3	0,05
15	0,05	30,0	0,05	1	0,05	3	0,05

As medidas foram feitas utilizando-se régua centímetrada com menor divisão de 0,1 cm e trena centimetrada com menor divisão igual a 0,1 cm.

                 RESULTADOS:

Preenchimento da segunda parte da tabela1

Tabela 1

Medidas (cm)		Cálculos (cm)
A	δa	b	δb	d	δd	D	δD		L	L máx	L mín	δL
15	0,05	44,40	0,05	1	0,05	4	0,05		3,96	4,17	3,75	0,21
15	0,05	43,1	0,05	1	0,05	4	0.05		3,87	4,08	3,67	0,20
15	0,05	30,4	0,05	1	0,05	3	0,05		3,03	3,19	2,87	0,16
15	0,05	30,0	0,05	1	0,05	3	0,05		3	3,16	2,84	0,16

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