física ivdfnae.fis.uerj.br/twiki/pub/dfnae/fisicaexp/fisicaiv-lab... · 2015-09-10 · •...
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Física IV
Prática IVSandro Fonseca de Souza
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Normas e Datas
• Atendimento ao estudante: sexta-feira de 14:00 - 15:00 na sala 3016 A.
• Presença é obrigatória as aulas de lab. e os alunos somente podem faltar a uma prática.
• A partir da segunda falta a média de lab. será reduzida em 10%
• Os alunos com menos de 75% de presença serão reprovados por falta.
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Normas e Datas
• P1 lab: 08/10 na sala 3050F no horário da aula.
• P2: lab 03/12 na sala 3050F no horário da aula.
• Não haverá reposição da prova do lab.
• Haverá somente 2 aulas de reposição para cada prática perdida antes de cada prova. O aluno poderá somente repor uma única que compõe cada umas das provas.
• Entretanto, solicitações extraordinárias devem ser feitas por escrito na secretaria do DFNAE (3001A).
• Cada estudante receberá um formulário sobre o método dos mínimos quadrados e deverá fazer suas próprias cópias dos mesmos.
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http://dfnae.fis.uerj.br/twiki/bin/view/DFNAE/FisicaExp
Reflexão e Refração
Reflexão e Refração
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•Reflexão: consiste na mudança de
direção de propagação de luz.
•Refração: Passagem de luz por um
meio com coeficientes de refração
distintos.
�1.sen⇥1 = �2.sen⇥2
Lei de Snell é definida por:
✓1 = ✓01
índices de refração dependem do meio
⌘1 =c
v1
⌘2 =c
v2
Considerações sobre Lei de Smell
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⌘2 > ⌘1 =) ✓2 < ✓1 ⌘2 < ⌘1 =) ✓2 > ✓1
raio luminoso afasta-se da
normal
raio luminoso aproxima-se da
normal
Dispersão Cromática
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Luz Branca
⌘1 =c
v1
⌘2 =c
v2Por que o ângulo de cada uma das
cores é diferente para o mesmo índice de refração?
Reflexão Interna Total
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Quando não existe o raio refratado, ocorre o fenômeno de reflexão total interna.
✓1 = ✓c =) ✓2 = 900
⌘1.sen✓c = ⌘2.sen(900)
✓c = sen�1 ⌘2⌘1
ângulo crítico
Reflexão Interna Total
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✓1 = ✓c =) ✓2 = 900
⌘1.sen✓c = ⌘2.sen(900)
✓c = sen�1 ⌘2⌘1
ângulo crítico
Polarização por Reflexão
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A luz refletida por uma superfície é totalmente polarizada na direção perpendicular ao plano de incidência quando:
✓B + �r =⇡
2= 900ângulo
Brewster
Polarização por Reflexão
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✓B + �r =⇡
2= 900
Lei de Snell é definida por:
⌘1.sen✓B = ⌘2.sen�r
⌘1.sen✓B = ⌘2.cos✓B✓B = tg�1 ⌘2⌘1
sen(A�B) = senA cosB � senB cosA
Polarização por Reflexão
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Lei de Snell é definida por:
⌘1.sen✓B = ⌘2.sen�r
⌘1.sen✓B = ⌘2.cos✓B✓B = tg�1 ⌘2⌘1
sen(A�B) = senA cosB � senB cosA
✓B = 900 � �r
Aplicações
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Ângulo Brewster: Fotografia tirada de uma janela com um filtro polarizador câmera girou a dois ângulos diferentes. Na esquerda, o polarizador está alinhado com o ângulo de polarização da reflexão janela. Na foto à direita, o polarizador foi girado 90 °eliminando a luz solar refletida fortemente polarizada.
Objetivo
• Verificação da Lei de Reflexão;
• Observação do fenômeno da polarização;
• Determinação do índice de refração de alguns materiais, usando a Lei de Brewster;
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Material Utilizado
• fonte LASER
• mesa giratória
• bloco de acrílico
• polarizador
• banco óptico
• bloco de vidro
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Setup Experimental
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Atenção
CUIDADO! Não exponha os olhos ao feixe de LASER. Mantenha o nível dos olhos sempre acima do plano horizontal do feixe.
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Verificação da Lei da Reflexão
• Ligue a fonte laser, e certifique-se de que o banco óptico esteja paralelo ao feixe LASER (alinhamento do banco óptico); Porque esse alinhamento é importante?
• Coloque a mesa giratória sobre o banco óptico, e certifique-se de que o zero da mesa esteja alinhado com a direção do feixe LASER incidente. Além disto, o feixe LASER deve passar sobre o centro da mesa giratória (alinhamento da mesa giratória);
• Coloque o anteparo no braço da mesa giratória, e posicione-o em 180 graus, de modo a usar o 2 da escala do anteparo como referência para medidas de ângulo;
• Coloque o bloco de acrílico na mesa giratória e alinhe o conjunto;
• Ajuste o bloco de acrílico de forma que para
• E a luz refletida pelo bloco coincida com a direção do feixe emitido pelo laser;
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✓i = 0 graus
Procedimento
• Gire o bloco de um ângulo graus (ângulo de incidência). Gire o braço da mesa giratória até que o feixe refletido coincida com o valor 2 da escala.
• Meça o ângulo (ângulo de reflexão) que o braço faz com a normal;
• Repita o procedimento anterior para 10 valores de
• Faça um gráfico de e, aplicando o método dos mínimos quadrados, verifique se a experiência está compatível com a lei da reflexão; se em vez de um espelho, usássemos uma superfície menos polida, o que deveríamos esperar? Existe superfície perfeitamente lisa? Quando se pode considerar que uma superfície é polida para ondas luminosas?
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✓i = 15
✓0
✓i
✓i ⇥ ✓0
Procedimento
Setup Experimental
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Setup Experimental
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Verificação da Lei de Brewster
Lei de Brewster
• Para a verificação da lei de Brewster, monte a fonte LASER e a mesa giratória sobre o banco óptico;
• Coloque o bloco de vidro sobre a mesa giratória, numa posição de referência (0 graus), e o anteparo no braço da mesa giratória;
• Faça o feixe de luz incidir no bloco de vidro e ajuste o sistema de forma que seja possível observar os feixes refletidos no anteparo. Deve ser possível observar dois pontos (por quê?);
• Coloque um polarizador entre o anteparo e o bloco de vidro, com seu eixo de polarização paralelo ao plano de incidência (slide anterior). Como determinamos a correta orientação do eixo de transmissão do polarizador, para que possamos encontrar o ângulo de Brewster?
• Agora, varie o ângulo de incidência, acompanhando no anteparo a imagem do feixe refletido. Quando a imagem desaparecer, o ângulo de incidência é o ângulo de Brewster. Meça este ângulo e determine o índice de refração do vidro; Por que, para esse ângulo,a imagem do feixe refletido desaparece?
• Repita o procedimento usando um bloco de acrílico.
Procedimento
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Setup ExperimentalPolarizador
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Setup ExperimentalPolarizador
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Resultados Reta obtida pelo ajuste do MMQ
✓i ⇥ ✓0
✓i
✓0
Qual o coeficiente angular e linear esperado para a reflexão?
✓i ✓0y = mx + b
Próxima Aula
• Prática 5: Reflexão.
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