terça-feira, 20 de outubro de 2009

3. REFRAÇÃO DA LUZ


Refração da Luz



Objetivo

    O objetivo deste experimento é construir um sistema onde é possível observar a trajetória de um raio sendo refratado, ou seja, sendo desviado da sua trajetória inicial.

Contexto

    A refração é o fenômeno no qual a luz muda sua direção de propagação ao mudar de um meio para outro, como por exemplo, água e ar, ar e vidro, etc. O índice de refração (n) é uma propriedade de um determinado meio (por exemplo: nar = 1; nvidro = 1,52; nágua = 1,33) e que influencia diretamente a intensidade e a direção do raio de luz refratado. Quando o índice de refração do meio do qual a luz provém é menor do que o do meio em que ela vai penetrar, os raios tendem a se aproximar da reta normal à superfície que separa os meios. No nosso caso o feixe, ao penetrar na água, se aproxima da normal porque o índice de refração da água é maior que o do ar. E ao sair, se afasta pois nar < nágua, como na figura abaixo.


Idéia do Experimento 1:

Faça esta experiência e mostre como os raios de luz alteram seu curso ao atravessar vidro e água. Você vai ver como eles têm de atingir o vidro num certo ângulo para serem desviados.

Tabela do Material:

- Folha papel branco
- caixa grande de papelão (tipo caixa de sapato)
- pote de vidro com água (tipo vidro de conserva)
- régua
- caneta
- lanterna
- tesoura

Esquema Geral de Montagem:

1) Na lateral da caixa, trace duas linhas, com aproximadamente 2,0 cm de distância entre elas;

2) Corte nas linhas traçadas, produzindo duas fendas;

3) Ponha o papel no fundo da caixa;

4) Com cuidado, ponha o pote com água dentro da caixa. Alinhe o pote com os dois cortes feitos na caixa;

5) Em um quarto escuro, ilumine as fendas;

6) Veja como o pote de água desvia a luz. Pode ser que você precise mover o pote até que os raios fiquem convergentes. Observe com atenção o fenômeno da refração da luz que atravessa o vidro e anote suas observações num caderno de experimentos.

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Idéia do Experimento 2:

    Uma caixa de sapatos com uma lâmpada dentro é arranjada de modo que saia dela um feixe fino de luz. O feixe, ao atravessar uma caixa transparente cheia de água é refratado, ficando claro que ele muda sua trajetória.

Tabela do Material

Item Comentários
Fio elétrico
Bocal de lâmpada
Plug elétrico
Lâmpada de 60 Watts do tipo cristal. Tentamos realizar o experimento com lâmpadas de potências maiores, mas não obtivemos resultados satisfatórios.
Caixa de sapatos
Régua Molegata da marca TRIDENT Usada dada a facilidade que se tem para dobrá-la.
Cartolina
Adesivo plástico para PVC (cola de cano) Pode ser substituído por qualquer tipo de super-cola (Super-Bonder).
Caixinha de CD
Água

Montagem

  • Corte as extremidades da régua retirando a inscrição da logomarca e furo, deixando a régua com 16cm.
  • Faça três dobras na régua de forma a resultar um anel retangular de 5 x 3cm e cole as duas extremidades (com a cola para PVC).
  • Retire com cuidado a tampa da caixinha de CD, retirando todas as suas laterais.
  • Cole a base deste "anel" formado pela régua na tampa da caixa de CD, como na figura abaixo.

  • Corte um retângulo da caixa de sapatos a partir da borda (ver figura 1).
  • Cole um pedaço de cartolina no lugar do retângulo retirado.
  • Faça apenas um corte na cartolina, com tesoura, de fora para dentro da caixa (ver figura 2).
  • Monte o circuito que irá acender a lâmpada (fio, plug e bocal).
  • Coloque a lâmpada sobre a superfície que será realizado o experimento e tape-a com a caixa. A luz emitida pela caixa será reduzida a um feixe fino que passa através do corte feito na cartolina colada onde foi retirado um retângulo da caixa.
  • Coloque água dentro da caixa feita com a régua e tampa da caixa de CD e direcione a ela o feixe emitido pela caixa.

Comentários

  • Para o bom andamento do experimento é importante que a caixa que emitirá o feixe e a caixinha com água fiquem no mesmo plano.


Esquema Geral de Montagem:

QUESTÕES:

  • O que é refração?
  • Explicar as leis da refração, com base no(s) experimento(s).
  • Explique o que é, e como calcular o índice de refração.
  • Citar os índices de refração do ar, da água, do vidro, do álcool etílico e do acrílico.
  • Explicar a lei de Snell-Descartes

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OBS: coloquei dois roteiros, faça apenas um. Mas se quiser fazer os dois, sem problemas!




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