Microondas

COMPONENTES: SANDRO E. ALFARTH

EDSON DE SOUZA SILVA

JANECI L. DEWES

Florianpolis, junho de 2013.IntroduoNeste experimento estudaremos a ptica das microondas, que o estudo das microondas se comportando como ondas luminosas.Objetivos Verificar a dependncia do ngulo de polarizao e do ngulo de incidncia do sinal entre o transmissor e o receptor de micro-ondas; Verificar o comportamento da reflexo de ondas eletromagnticas;

Determinar o ndice de refrao do material pela lei de Snell;

Verificar como um polarizador pode modificar a orientao da microonda;

Determinar o ngulo de Brewster de uma microonda incidente sobre uma placa de polietileno.Procedimento experimental

Nesta experincia realizamos cinco etapas de procedimentos para realizar diversas medidas.Na primeira parte do experimento, colocamos o transmissor de microondas e o receptor um de frente para o outro, utilizando o gonimetro para essa etapa, colocamos o receptor e o transmissor com a mesma polarizao e com a mesma orientao da corneta. Ligamos o transmissor e o receptor, selecionando a intensidade do receptor em 30X. Colocamos os aparatos, separados por uma distncia de 40 cm um do outro e ajustamos a sensibilidade do receptor at que o mesmo marcasse 1,0 mA. Variamos a distncia de 10 em 10 cm e anotamos o seu valor na tabela 1.1. Em seguida voltamos a posio inicial do receptor e do transmissor e variamos o ngulo do gonimetro de 10 em 10 at que se completasse a tabela 1.2.Para a segunda parte da experincia ns posicionamos o receptor e o transmissor novamente em 180 e colocamos a placa refletora metlica no meio dos dois. Marcamos um ngulo menor de 40 entre o receptor e o transmissor, ligamos o transmissor com uma intensidade de 30X e fomos mudando o ngulo do gonimetro at completar a tabela 2.1, para descobrir o ngulo de reflexo.Para a terceira parte da experincia colocamos o receptor e o transmissor novamente com um ngulo de 180 entre eles e colocamos o prisma na mesa giratria, no meio deles. Preenchemos o prisma com pelotas de poliestireno e giramos o gonimetro at acharmos o ngulo em que o valor de intensidade medida era mximo. Anotamos o valor na tabela 3.1 e com base na teoria utilizada em sala de aula encontramos o valor do ngulo incidente e do ngulo normal da superfcie de refrao, e anotamos os valores na tabela 3.1.

Para a quarta parte da experincia colocamos os aparatos novamente em um ngulo de 180 e ajustamos o receptor para que lesse um valor de intensidade mxima. Giramos o parafuso do receptor e medimos a intensidade recebida a cada 10 e anotamos o seu valor na tabela 4.1. Em seguida colocamos um polarizador metlico no meio dos dois aparatos e alinhamos os aparatos e o polarizado, medimos a intensidade recebida girando o receptor de acordo com os ngulos pedidos na tabela 4.2. Giramos o polarizador em um ngulo de 90 e medimos novamente a intensidade em relao a tabela 4.3.Para a quinta parte da experincia montamos uma fenda dupla com duas placas refletoras metlicas e um espaador metlico estreito, deixando 1,5cm de largura de cada fenda. Colocamos o valor da intensidade em 1,0 e medimos a intensidade lida pelo transmissor de acordo com a variao do ngulo de rotao do gonimetro e anotamos seus valores na tabela 5.1.Resultados

INTRODUO AO SISTEMA DE MICROONDASTabela 1.1 Intensidade medida no receptor em funo da distncia entreo transmissor e o receptor

R (cm)Intensidade (mA)

40,00,051,000,01

50,00,050,800,01

60,00,050,440,01

70,00,050,480,01

80,00,050,310,01

90,00,050,160,01

100,00,050,150,01

Tabela 1.2 Intensidade medida no receptor em funo do ngulo de orientao do receptornguloIntensidade (mA)

01,000,01

100,620,01

200,070,01

300,010,01

400,000,01

500,000,01

600,000,01

700,000,01

800,000,01

900,000,01

REFLEXO

Tabela 2.1 Determinao do ngulo de reflexongulo de Incidnciangulo de Reflexo

2021,0 0,1

3029,5 0,1

4042,5 0,1

5051,5 0,1

6060,5 0,1

REFRAO ATRAVS DE UM PRISMATabela 3.1 Valores dos ngulos experimentais encontrados e do ndice de refrao(11,500,05

(120,000,05

(241,50,05

n1,93

POLARIZAOTabela 4.1 Intensidade medida em funo do ngulo de orientao do receptorngulo do ReceptorIntensidade (mA)ngulo do ReceptorIntensidade (mA)

00,280,011000,010,01

100,260,011100,010,01

200,220,011200,020,01

300,200,011300,060,01

400,130,011400,110,01

500,070,011500,200,01

600,020,011600,220,01

700,010,011700,240,01

800,000,011800,260,01

900,000,01

Tabela 4.1 Intensidade em funo do ngulo do polarizadorngulo do PolarizadorIntensidade (mA)

0(horizontal)0,200,01

22,50,180,01

450,060,01

67,50,010,01

90(vertical)0,000,01

Tabela 4.2 Intensidade em funo da orientao das ranhuras do polarizador, com transmissor e receptor alinhados perpendicularmente.ngulo das ranhurasIntensidade (mA)

0(horizontal)0,000,01

450,040,01

90(vertical)0,000,01

INTERFERNCIA E DIFRAO DE FENDA DUPLA

Tabela 5.1 Intensidade medida em funo do ngulo de rotao do receptor, para o espaador estreitonguloIntensidade (mA)nguloIntensidade (mA)

03,000,01450,100,01

51,080,01500,080,01

100,090,01550,060,01

150,180,01600,040,01

200,600,01650,020,01

250,240,01700,020,01

300,100,01750,020,01

350,040,01800,040,01

400,060,01850,040,01

Perguntas do Procedimento ExperimentalIntroduo ao sistema de Microondas5) Escolha uma distncia R entre 70 e 90cm. Diminua a distncia lentamente, observando simultaneamente a escala do medidor. Descreva o que ocorre com a intensidade lida no medidor.

6) Escolha uma distncia R entre 50 e 90cm. Posicione a placa refletora metlica paralelamente ao eixo de transmisso da microonda e em frente ao gonimetro. Afaste e aproxime a placa do gonimetro e observe o que acontece com o sinal no medidor.9) Posicione novamente o receptor no mesmo eixo do transmissor e gire agora o brao mvel no sentido anti-horrio. Observe o que ocorre com o sinal conforme aumenta o ngulo. Esta configurao simtrica em relao anterior?

Refrao atravs de um prisma

1) Monte o equipamento conforme mostra a figura 7.7, posicionando o transmissor no brao fixo e o receptor no brao mvel do gonimetro. Gire o molde de prisma vazio, colocado na mesa giratria, e observe se isto afeta a onda incidente, verificando uma possvel alterao na medida no receptor. Se ocorrer uma mudana significativa, isto se deve a reflexo, refrao ou absoro da onda?

Polarizao

3) O que aconteceria com a leitura do medidor se voc continuasse a girar o receptor alm de 180?

5) Verifique na configurao acima, qual a orientao da microonda (consulte a Referncia 2, na parte da polarizao de microondas).

7) Retire o polarizador, mantendo o seu suporte no brao do gonimetro. Gire ou o transmissor ou o receptor de tal forma que formem um ngulo de 90 de orientao entre eles. Verifique o que ocorre com a intensidade do sinal recebido.

Interferncia e Difrao de Fenda Dupla

3) Gire vagarosamente o brao mvel do gonimetro e observe o que acontece com a intensidade do sinal medido pelo receptor.QUESTIONRIO1) Por que foi observada uma oscilao do sinal quando aumentava ou diminua lentamente distncia entre o transmissor e o receptor? Este resultado era esperado?2) A intensidade de uma onda eletromagntica inversamente proporcional ao quadrado da distncia da fonte (I=1/R). Com os dados da tabela 1.1, verifique se a leitura do medidor diretamente proporcional intensidade da onda, ou seja, verifique que a intensidade lida no medidor possui esta mesma proporcionalidade.

3) Qual a relao entre o ngulo de incidncia e o ngulo de reflexo? Esta relao serve para todos os ngulos de incidncia?

4) A relao verificada na questo 1 valida para qualquer tipo de onda?

5) Sabendo-se que o ndice de refrao do ar igual a 1,00, use a Lei de Snell e os ngulos encontrados para determinar o ndice de refrao das pelotas de estireno. Anote o resultado na tabela 3.1.

6) Se o prisma fosse feito de estireno slido, o ndice de refrao seria o mesmo do encontrado nesta experincia?7) Verifique se a leitura do medidor diretamente proporcional ao campo eltrico (I=K1.cos(1), ou ao quadrado do campo eltrico ((I=K1.cos(1). Para isso faa dois grficos com os dados da tabela 4.1, um com a intensidade em funo do cos( , e outro com a intensidade em funo do cos(. O grfico que apresentar os pontos experimentais alinhados por uma reta a que representa a relao correta K1 e K2, so constantes de proporcionalidade.

8) Explique os resultados obtidos na tabela 4.2. Como a orientao do polarizador modifica a intensidade da onda incidente?

9) Explique os resultados obtido na tabela 4.3. Faa um diagrama mostrando a orientao da microonda, saindo do transmissor, passando pelo polarizador e finalmente sendo captada pelo receptor.

10) Faa um grfico da intensidade medida em funo do ngulo com os dados da tabela 5.111) Calcule teoricamente os valores esperados dos ngulos para os quais se obtm os mximos e os mnimos de difrao. Considere que um mximo de difrao ocorre segundo a relao: ,; e o mnimo ocorre segundo a relao:. Compare os valores calculados com os valores obtidos no grfico da questo anterior. Considere o comprimento de onda (=2,85cm.Universidade Federal de Santa Catarina

CFM Centro de Cincias Fsicas e Matemticas

Laboratrio de Fsica IV

Professor: Dr. CELSO YUJI MATUO

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