A ÓTICA GEOMÉTRICA EM MEIOS HOMOGÊNEOS E ISOTRÓPICOS

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SÃO PAULO

CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA

LABORATÓRIO DE FÍSICA BÁSICA: ÓTICA

PROFESSOR: NÉLIO HENRIQUE NICOLETI

ÓTICA GEOMÉTRICA EM MEIOS HOMOGÊNEOS E ISOTRÓPICOS

ARIOVALDO ANTÔNIO DO CARMO TORRES PC300323X

ELZA FIRMINO DA SILVA COSTA PC3006336

GUILHERME TEIXEIRA DA SILVA PC3001946

PIRACICABA-SP

4°SEMESTRE/2019

OBJETIVO

Os objetivos dos experimentos tinham como foco definir os princípios da ótica geométrica em meios homogêneos e isotrópicos, apresentar a leis de reflexão e refração da luz e determinar a distância focal de lentes divergentes e convergentes e o seu respectivo ângulo limite.

INTRODUÇÃO

 Ao atingir uma superfície de um material transparente, parte da luz é refletida, propagando-se no sentido contrário do feixe inicial, e outra parte é refratada, propagando-se no mesmo sentido, porém desviado, a menos que o raio incidente seja perpendicular.

[pic 1]

Figura 1: Leis de reflexão e refração.

Experimentalmente define-se que este fenômeno segue a lei de reflexão e refração da luz, onde a lei da reflexão diz que o raio incidente, o raio refletido e a reta normal são coplanares, ou seja, existem em um mesmo plano geométrico e que o ângulo refletido é igual ao ângulo de incidência.

[pic 2]

Figura 2: Lei da reflexão

Já a refração segue duas leis importantes que são elas. O raio incidente, a normal e o raio refratado, pertencem ao mesmo plano geométrico. A segunda diz que para cada par de meios e para cada luz monocromática que se refrata é constante, o produto do seno do ângulo que o raio forma com a normal e o índice de refração do meio em que o raio se encontra é descrita pela lei de Snell-Descartes que está representado logo abaixo:

[pic 3]

Para pequenos ângulos de incidência (, temos que o seno do ângulo de incidência é igual ao seno do ângulo de refração.[pic 4]

[pic 5]

Figura 3:  Lápis parece quebrado devido o fenômeno de refração.

DADOS E RESULTADOS

PARTE 1: PRINCÍPIO DA ÓPTICA GEOMÉTRICA

1- Ao posicionar o diafragma de 3 ranhuras em uma base fixa na posição vertical, e induzindo raios de luz sobre ela, pode-se perceber o primeiro princípio da óptica geométrica, pois os raios de luz continuaram a trajetória em linha reta.

2- Induzindo os feixes de raios de luz de maneira perpendicular à superfície do espelho e variando sua inclinação, podemos perceber que ao se cruzarem, os raios de luz incidentes e refletidos não interferem uns nos outros, o fenômeno observado descreve o segundo princípio da óptica geométrica, o da independência dos raios de luz.

3- Posicionando o espelho de maneira a visualizar um corpo qualquer, e trocando de posição com esse corpo pôde-se observar o terceiro princípio da óptica geométrica no qual é relatada a reversibilidade da luz, ou seja, a trajetória percorrida por um raio de luz, num sentido, é a mesma quando o raio troca o sentido do percurso.

PARTE 2: REFLEXÃO NO ESPELHO PLANO.

1- Ao incidir raios de luz no diafragma de uma ranhura, e criando um feixe de luz perpendicular ao espelho montado sobre o disco, podemos perceber que o ângulo de incidência da luz (i), e o ângulo de reflexão da luz (r) são exatamente iguais e que eles também variam em mesmo grau.[pic 6][pic 7]

[pic 8]

2- Variação dos raios de luz incidentes em (i) e resultantes em (r), os raios incidentes a normal à superfície (espelho) e os raios refletidos estão todos no mesmo plano.[pic 9][pic 10]

TABELA: RELAÇÃO ENTRE (i) E (r)[pic 11][pic 12]

MEDIDA	ÂNGULO (i)[pic 13]	ÂNGULO (r) [pic 14]
1	45°	45°
2	55°	55°
3	60°	60°
4	75°	75°
5	80°	80°

 

3- Sim, pois o fenômeno de reflexão especular da luz se dá em superfícies planas e muito bem polidas, como exemplo os espelhos planos, os raios de luz incidentes serão exatamente do mesmo ângulo dos raios refletidos, ou vice-versa.

[pic 15]

PARTE 3: ANÁLISE DOS FENÔMENOS DE REFLEXÃO UTILIZANDO O SIMULADOR PHET.

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

2- Interface do aplicativo PHET e as ferramentas ativadas de acordo com as orientações do enunciado do exercício 2.[pic 16]

3-a) Ao variar o ângulo do raio incidente podemos observar que o ângulo do raio refletido é o mesmo, portanto esse fenômeno é condizente com a teoria apresentada.

[pic 17]

3-b) Sem dúvida, os dados corroboram com o fenômeno observado na parte 2 do experimento (reflexão no espelho plano), isso foi comprovado através da experiência empírica em laboratório e através do simulador, como apresenta a imagem acima.