UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE FSICA ARMANDO DIAS TAVARES

DEPARTAMENTO DE FSICA APLICADA E TERMODINMICA FSICA TERICA E EXPERIMENTAL IV

4.ReflexaodaLuz

Rio de Janeiro, 07 de Maio de 2015.

2015.1 - Turma: 08 / Matrcula: 2011.2.04133-11 Aluno:Delei Henrique Barros da Silveira

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1. Objetivos:

Verificar a Lei de Reflexo;

O fenmeno da polarizao por Reflexo;

O ndice de Refrao de alguns materiais atravs da Lei de Brewster.

2. Introduo:

A reflexo da luz uma parte da ptica na qual se desenvolve um estudo sobre espelhos

planos e esfricos. Por exemplo, a reflexo da luz um dos fenmenos pticos mais importantes do

nosso cotidiano: graas a ela conseguimos enxergar tudo o que nos rodeia.

A reflexo fenmeno no qual uma propagao energtica peridica (onda) volta ao ponto de origem aps atingir determinado ponto.

Essa propagao energtica pode ser mecnica (como uma sucesso de ondas em uma corda) ou eletromagntica (propagao da luz), entretanto, por ser mais voltado ao estudo da fsica ptica, trataremos da reflexo da luz incidente sobre uma superfcie. Para isso, necessria a apresentao de alguns conceitos:

Reta Normal: Quando a luz refletida, mede-se o ngulo de incidncia (i), e o ngulo de reflexo (r), como o desvio dos feixes em relao a uma reta perpendicular (N) ao espelho:

ngulo de Incidncia: O ngulo de incidncia o respectivo ngulo (a partir da reta N) no qual um feixe de luz sobrevm numa face espelhada. Sendo que, a reflexo realmente acontece se o ngulo i for diferente de 90 (feixe paralelo ao espelho).

ngulo de Reflexo: O ngulo de reflexo o respectivo ngulo (a partir da reta N) no qual um feixe de luz provm de uma face espelhada. Sendo assim, r sempre diferente de 90.

Leis da Reflexo

O raio refletido e a reta Normal so coplanares. Ou seja, coexistem no mesmo plano geomtrico; O ngulo refletido igual ao ngulo de incidncia.

3. Material Utilizado:

Fonte Laser; Mesa giratria; Espelhos; Banco ptico; polarizador; blocos de materiais diversos.

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4. Procedimentos:

4.1. Esquema Experimental

Verificao da Lei de Reflexo

4.2. Procedimento Experimental

Primeiramente colocou-se o objeto semi cilndrico com a parte plana em direo ao laser e

perpendicular ao 0.

A partir desse mesmo plano do objeto acrlico pode-se direcionar o laser at a demarcao

feita em tal objeto (cujo qual deve coincidir com a direo do 0) e assim girar a base circular de 10

em 10 para pode fazer a medida em graus do raio refletido com o referencial.

A medida feita para o raio refletido sempre realizada a partir da normal (linha imaginria

que demarca o ponto em que o raio incide em uma superfcie e refletido pela mesma). O ngulo

entre a normal e o raio refletido chamado de ngulo de reflexo.

O ngulo de reflexo medido quando a normal est em direo um ngulo qualquer

marcado na base circular e, a partir do referencial alinhado com o laser de reflexo, pode-se medir

tal ngulo de reflexo.

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A segunda parte da experincia se refere ao ngulo de Brewster, tambm conhecido como

ngulo de polarizao. um ngulo de incidncia para o qual a reflexo anula completamente a

componente paralela da onda em relao ao plano de incidncia. Com isso, onda refletida s tem

uma componente, perpendicular direo de propagao.

Este ngulo determinado a partir do objeto cilndrico de acrlico. Da mesma forma como o

outro, este objeto tambm colocado direcionado ao laser com seu eixo coincidindo com o da

normal. Entretanto, haver uma nica diferena dessa segunda parte com relao primeira:

colocado um polarizador entre o objeto de acrlico e o referencial. A partir disso, gira-se a base

circular em direo horria (de 0 90) juntamente com o referencial. Quando o ngulo refletido

desaparecer, este corresponder ao ngulo de Brewster.

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4.3. Clculos

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5. Questes:

1. Existe superfcie perfeitamente lisa? No existe. Por mais polida que esteja, sempre h imperfeies, rugosidade. 2. Quando se pode considerar que uma superfcie polida para ondas luminosas?

Quando o valor do anguloi prximo ao de . 3.Deduza as leis da reflexo usando o princpio de Huygens;

Cada ponto de uma frente de onda atua como uma fonte de ondas secundrias que se propagam com a mesma velocidade e freqncia. A envoltria das frentes de onda secundrias a nova frente de onda, num instante posterior. Com esse princpio, possvel demonstrar as leis de reflexo e refrao. Vamos considerar inicialmente a reflexo. Na figura 2, a frente de onda AA se aproxima do espelho com ngulo de

incidncia 1 (entre a normal da frente de onda e a normal ao espelho), que igual ao ngulo 1 entre a frente de onda e o espelho. Pelo principio de Huygens,

os pontos da frente de onda AA geram ondas secundrias cuja envoltria forma a frente de onda BBB, que por sua vez leva a nova frente de onda CCC.

No esquema da figura a seguir, AP representa uma parte da frente de onda AA. Em um tempo t, a onda secundria centrada em A chega ao ponto B, e a frente de onda centrada em P chega a B. A nova frente de onda BB. Os ngulos entre a frente de onda e o espelho so 1 e 2 para as frentes de onda AA e BB respectivamente. Os tringulos ABB e ABP so retngulos com hipotenusa comum e um cateto igual (AB = BP), logo so congruentes, portanto 1 e 2 so iguais. Os ngulos de incidncia so iguais aos

ngulos 1 e 2, e so tambm iguais para as ondas incidente e refletida, provando a lei de reflexo. 4. Em vez de usar o anteparo, valeria a pena usar o fotmetro para medir os ngulos de reflexo? No, pois o objetivo medir a direo do feixe, no sua intensidade 5. O que voc entende por alinhamento do feixe nesta prtica? Por que este alinhamento importante? O alinhamento do feixe feito no incio do experimento, "trabalhando" a luz do Laser para que possa ficar em condies de registrar o padro de interferncias no filme.Normalmente os elementos pticos so alinhados na direo do feixe incidente, simplesmente observando se o elemento est centrado no feixe, e se o feixe refletido e/ou transmitido est centrado com a direo e incidncia. 6. Como voc realizou o alinhamento do feixe? ngulo de Brewster. Normalmente, os elementos pticos so alinhados na direo do feixe incidente, observando se o elemento est centrado no feixe, e se o feixe refletido e/ou transmitido est centrado com a direo e incidncia.

7. Por que a imagem do feixe refletido desapareceu do anteparo, para um i particular? Pois a angulao da luz esta polarizada no eixo horizontal, e a lente no vertical.

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8. Por que vemos dois pontos refletidos no anteparo quando estamos fazendo as medidas para o ngulo de Brewster? Vemos a reflexo das duas superfcies. 9. Como determinamos a correta orientao do eixo de transmisso do polarizador, para que possamos encontrar o ngulo de Brewster? O eixo do polarizador deve estar no plano de incidncia, pois a componente com coeficiente de reflexo zero.

6. Bibliografia:

http://fisicaparatodos.freehostia.com/guialabfis3N5.htm http://fisexp4.if.ufrj.br/ R. Resnick, D. Halliday, e J. Merrill, Fundamentos de Fsica, vol. 4 Eletromagnetismo, 7a ed., 2006.