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1 Biofísica UNIVERSIDADE DA MADEIRA P9:Lei de Sell. Objetivos Verificar o deslocameto lateral de um feixe de luz LASER uma lâmia de faces paralelas. Verificação do âgulo critico e reflexão total. Determiação do ídice de refração de um prisma.. Itrodução A velocidade da luz depede do meio. O ídice de refração () de qualquer meio ótico é defiido como a razão etre a velocidade da luz o vácuo (c) e a velocidade da luz esse meio (v): c () v Diferetes tipos de meios trasparetes ou traslúcidos têm ídices de refração diferetes. Quado um raio de luz icide a superfície de separação de dois meios diferetes, uma parte do raio é refletido e cotiua o mesmo meio (meio ) e a restate é refratada (meio ), de um modo geral muda de direção ao mudar de meio, como podemos ver a figura : Figura Represetação esquemática das direções dos raios icidete, refletido e refratado

2 Deste esquema podemos apresetar duas leis físicas: Lei da reflexão O âgulo de icidêcia é igual ao âgulo de reflexão, () Lei de Sell (Lei de refração) A razão etre o seo do âgulo de icidêcia si e o seo do âgulo de refração si é igual à razão do ídice de refração do meio ( ) pelo meio ( ): si si (3) Âgulo critico e reflexão total O âgulo critico c para a superfície de separação etre dois meios óticos defii-se como o meor âgulo de icidêcia, o meio de maior ídice de refração ( ), para o qual a luz sofre reflexão total, Figura : Este âgulo critico Figura Represetação esquemática da reflexão total c correspode ao valor particular de para a qual si 90 : c (4) Na prática, âgulos de icidêcia iguais ou superiores a c, os raios icidetes são refletidos para o meio de icidêcia (figura ), cohecido como reflexão itera total.

3 Lâmia de faces paralelas Um raio de luz que atravessa uma lâmia de vidro de faces plaas e paralelas emerge a seguda face com a mesma direção iicial a primeira face, com um deslocameto lateral d, como podemos ver a figura 3. Figura 3 Lâmia de faces paralelas Através de cosiderações geométricas, é possível chegar à seguite expressão para calcular o deslocameto lateral d: cos d tsi( ) (5) cos Para pequeos âgulos de icidêcia verifica-se que d é aproximadamete proporcioal a : d t ( ) ( pequeo) (6) Desvio míimo Cosiderado um prisma como o da figura 4, supodo que pode rodar em toro do eixo perpedicular ao plao de icidêcia do raio lumioso. Rodado o prisma o mesmo setido pode observar-se uma dimiuição do âgulo de desvio até se atigir um míimo m e em seguida um aumeto do valor. Figura 4 Prisma 3

4 Por aplicação da lei de Sell, podemos estabelecer uma expressão que relacioa o desvio míimo m com o seu ídice de refração : si ( m ) (7) si ( ) 3. Material LASER Mesa Lete semi-circular Bloco de vidro Prisma Régua Trasferidor 4. Procedimeto 4.. Experiêcia I Âgulo crítico. Teha em ateção as regras de seguraça a utilização do LASER.. Ligue o LASER. 3. Regule a mesa e observe o feixe de luz a mesa e coloque uma folha de papel. 4. Coloque a lete semi-circular a mesa em cima da folha de papel. 5. Rode a lete e mateha o feixe a icidir o cetro da lete. 6. Fixe a lete com o dedo e trace o cotoro a lete e assiale o percurso do feixe de luz: icidete, refletido e refratado. 7. Cotiue a rodar até idetificar o âgulo crítico. Registe como o poto aterior (6.) 4.. Experiêcia II Desvio lateral de um feixe. Ligue o LASER.. Meça a espessura do bloco ( t ). 3. Regule a mesa e observe o feixe de luz a mesa e coloque uma folha de papel. 4. Coloque o bloco trasparete a mesa em cima da folha de papel. 5. Rode-o ligeiramete 0 º, marque o cotoro do bloco e assiale a trajetória do feixe para traçar posteriormete os segmetos de retas. 6. Repita mais duas vezes o procedimeto aterior (4.) ão excededo os 30 º Experiêcia III Desvio míimo um prisma. Ligue o LASER.. Regule a mesa e observe o feixe de luz a mesa e coloque uma folha de papel. 3. Meça o âgulo do prisma ( α). 4. Coloque o prisma a mesa em cima da folha de papel. 5. Rode-o ligeiramete até obter o âgulo de desvio míimo. 6. Marque o cotoro do prisma e assiale a trajetória do feixe icidete e desviado para traçar posteriormete os segmetos de retas. 4

5 5. Tratameto de dados experimetais 5.. Experiêcia I - Âgulo critico. Coloque uma régua as referecias assialadas (item 6, experiêcia I) e trace os segmetos de reta.. Com um trasferidor meça o âgulo correspodete a duas vezes o âgulo crítico c. 3. Utilize a expressão (4) para determiar o icide de refração do vidro da lete. Cosidere que o ídice de refração do ar = ar =. 5.. Experiêcia II Desvio lateral de um feixe. Coloque uma régua as referecias assialadas (item 4., experiêcia II) e trace os segmetos de reta.. Trace o segmeto de reta que represeta o percurso ótico o iterior do bloco. 3. Meça o âgulo de icidêcia. 4. Utilize a expressão (6) para determiar o icide de refração do material. Cosidere que o ídice de refração do ar = ar = Experiêcia III Desvio míimo um prisma. Coloque uma régua as referecias assialadas (item 6., experiêcia III) e trace os segmetos de reta.. Meça o âgulo do desvio míimo m. 3. Utilize a expressão (7) para determiar o icide de refração do material. Os âgulos são expressos em radiaos. 5

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