Roteiro: Refração da Luz
Professores: Adan Batista, Felipe Ribeiro, João Vítor Barboza, Marcos Alexandre, e Renata Schneider.
Data: 24/10/18
1. MOTIVAÇÃO
Por que um objeto longo parcialmente mergulhado na água nos parece quebrado?
Figura 1 – Lápis mergulhado na água.[3]
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Figura 2 – Refração da luz. [4] Verifica-se experimentalmente que a
direção de propagação da luz é alterada quando ela passa de um meio para outro, conforme ilustrado na figura ao lado. Quando isso acontece, dizemos que a luz sofreu um fenômeno chamado refração.[1]
Sabemos que um feixe de luz, propagando-se no ar, ao encontrar uma superfície, como um lago, têm uma parte refletida e a outra penetra na superfície. Vamos agora analisar a parte do feixe luminoso que passa a se propagar através da superfície.
A principal característica da refração luminosa é a mudança de velocidade da luz em razão da mudança do meio de propagação. A velocidade de propagação da luz no vácuo é de 300x106 m/s. No ar, esse valor é um pouco menor, mas
normalmente utilizamos os mesmo 300x106 m/s. Na água, porém, esse valor cai
para aproximadamente 225x106 m/s [2].
Para relacionar as velocidades da luz no vácuo e em diferentes meios de propagação, utiliza-se uma grandeza adimensional (sem unidades) denominada índice de refração absoluto (n), que é uma característica de cada meio [2]. O índice de refração absoluto (n) de um meio é a razão entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade da luz no meio (v), ou seja:
Como a velocidade da luz no vácuo (c) é sempre maior ou igual a velocidade (v) da luz em um meio qualquer, o índice de refração (n) é um número maior ou igual a 1. Índices de Refração Substância n Diamante 2,42 Água 1,33 Vidro 1,50 Glicerina 1,47
As Leis da Refração da Luz:
1ª Lei: O ângulo formado pelo raio incidente e a normal é o ângulo de incidência, que foi designado na figura 2 por θ1. O ângulo θ2, formado pela
normal e o raio refratado, é chamado de ângulo de refração. Os ângulos θ1 e
θ2 não são iguais.
2ª Lei da Refração – Lei de Snell: Quando a luz passa de um meio, cujo índice de refração é n1 para outro cujo índice de refração é n2, tem-se
sempre:
. Tabela 1 – Índices de Refração.
3. OBJETIVOS Objetivo Geral:
• Compreender o fenômeno da Refração da Luz. Objetivos Específicos:
• Ser capaz de identificar fenômenos observados no nosso cotidiano em que a refração da luz é a responsável;
• Observar e compreender o que acontece quando a luz passa de um meio com índice de refração n1 para outro com índice de refração n2;
• Observar e compreender o que acontece quando a luz passa de um meio para outro com mesmo índice de refração.
Obs: serão realizados experimentos demonstrativos pelos professores, no decorrer da aula.
4. MATERIAIS E MÉTODOS Materiais:
- 400 ml de glicerina;
- Garrafa pequena de vidro transparente;
- Copo de vidro transparente de 500ml ou um becker;
Experimento: Métodos:
1- Certifique-se de ambos os recipientes (garrafa e copo) estão limpos;
2- Em seguida, coloque a garrafa no interior do copo. Procure deixar a garrafa centralizada;
3- Despeje 200 ml de glicerina no interior da garrafa;
4- Despeje os 200 ml de glicerina restante no interior do copo, ao redor da garrafa; 5- Descreva o observado e procure explicar com base no fenômeno da refração:
_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 5. QUESTÕES
1- Quando aumentamos o ângulo de incidência θ1 da luz, sobre uma superfície que
separa dois meios com índices de refração diferentes, o que acontece com o ângulo de refração θ2?
2- Quando um feixe de luz passa de um meio com menor índice de refração para outro com maior índice (n1< n2), o raio refratado se aproxima ou se afasta da normal,
por que?
3- Você é capaz de citar outros exemplos do seu cotidiano onde a Refração da luz está presente?
Para se divertir em casa – Experimento Virtual: Refração da Luz
https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_en.html Obs: O link para realização do experimento virtual será enviado por e-mail.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] ALVARENGA, Beatriz. MÁXIMO, Antonio. Física, Volume 3. São Paulo, Editora Scipione, 2006, 5ªEd.
[2] GUIMARÃES, Osvaldo. PIQUEIRA, José. CARRON, Wilson. Física – Ensino Médio, Volume 2. São Paulo, Editora Ática, 2016, 2ªEd.
[3] https://www.flickr.com/photos/albanyimagens/5094677251. Acesso em 20/09/18.
[4]
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Refracaodaluz/leis_de_refracao.p hp. Acesso em 20/09/18.
