Experiencias

Semi-cilindro de acrílico / Refração da luz
Objetivos:

• Observar o fenômeno da refração da luz.
• Calcular o índice de refração do material e a velocidade da luz nesse meio.
• Observar o princípio da reversibilidade dos raios de luz.

Material:

• Trilho ótico;
• fonte de luz;
• diafragma com fenda única estreita;
• plataforma;
• semi-cilindro de acrílico;
• folha de papel branco;
• fita adesiva;
• transferidor.

Procedimento:

• Fixe, com fita adesiva, uma folha de papel branco sobre a plataforma.
• Procure marcar sobre o papel o centro da plataforma.
• Disponha todo o material 
     
  
  Figura 4.13: Disposição, sobre o trilho ótico, da fonte de luz, da fenda única estreita e do semicilindro acrílico sobre a plataforma
   
• O centro do semicilindro deve coincidir com o centro da plataforma.
• Faça com que o feixe de luz incida no semicilindro, conforme o esquema da Figura 4.14.
  
  Figura 4.14: O raio de luz incide em direção ao centro do semicilindro
   
• Certifique-se de que o feixe de luz incidirá em direção ao centro do semicilindro.
• Risque o contorno do semicilindro sobre a folha de papel.
• Marque alguns pontos na direção dos raios incidente e refratado.
• Retire o semicilindro da plataforma.
• Trace a trajetória do feixe de luz.
• Trace a reta normal à superfície plana, no centro do semicilindro.
• Trace também a reta normal à superfície cilíndrica, no ponto onde a luz sai acrílico.
• Por que não há variação na direção da trajetória da luz na superfície cilíndrica do acrílico?
• Com o transferidor, meça os ângulos de incidência (₁)e de refração (₂), na superfície plana.
• Utilizando a lei de Snell, calcule o índice de refração para o acrílico.
• Agora, repita a experiência para diferentes ângulos de incidência (pelo menos 3 valores) e calcule o valor médio do índice de refração.
• Quanto maior o número de medidas, melhor a precisão do resultado.
  
• Preencha a Tabela 4.1 com os resultados obtidos.
  Clique aquí para preencher a Tabela 4.1
• Agora, faça um gráfico de sen(₁) em função de sen(₂).
• Trace a melhor reta entre os pontos que você obteve no gráfico.
• A inclinação da reta obtida deverá ser igual ao índice de refração (n) do acrílico. Por quê?
• Compare este resultado com aquele que você calculou o valor médio.
• Compare ambos os resultados com os valores encontrados na literatura (provavelmente eles não estarão exatamente iguais, por causa dos erros experimentais).
• Utilize o índice de refração que você obteve e calcule a velocidade da luz dentro do acrílico (considere c = 3 x 10⁵ Km/s).
• Quantos por cento a velocidade da luz diminui quando a luz passa do ar para o acrílico?
• Agora, gire a plataforma fazendo o feixe de luz incidir na superfície plana do acrílico, no sentido contrário dos raios refratados inicialmente.
• Você deverá observar o princípio da reversibilidade dos raios de luz.
• Compare os resultados com os dos outros colegas.