Experiência de Óptica Geométrica

Transcrição

1 1º Semestre 2003/2004 Istituto Superior Técico Experiêcia de Óptica Geométrica Liceciatura em Egeharia Física Tecológica Ricardo Figueira º53755 dré uha º53757 Tiago Marques º53775 LFX4 Professor Berardo Brotas de arvalho Lisboa, 3 de Novembro de 2003

2 Itrodução realização desta experiêcia tem como objectivos, a determiação experimetal do ídice de refracção de um vidro acrílico e das distâcias focais de de uma lete divergete (de forma cocava) e de uma lete divergete (de forma covexa). O cere do procedimeto experimetal cosiste os pricípios da óptica geométrica que derivam de uma margem de aproximação que cosiste em cosiderar a luz como um feómeo ão odulatório, devido às grades distâcias evolvidas. Determiação das distâcias focais de uma lete covergete e de uma lete divergete: determiação experimetal das distâcias focais cosiste em várias fases fudametais: omeçaremos por efectuar uma medida directa da distâcia focal da lete covergete, de seguida essa medida será ovamete efectuada através do método dos focos cojugados que cosiste a seguite relação: = + em que, f d d o I f : Distâcia focal da lete covergete d : Distâcia da lete ao objecto o d : Distâcia da lete à imagem focada I Poderemos também medir a ampliação da imagem em relação ao objecto experimetalmete visto que esta é igual ao quociete das dimesões da imagem pelas do objecto, ou aida calculá-la pelo quociete das distâcias da lete ao objecto pela da lete à imagem focada. través de uma associação das letes covergete e divergete tem-se para a distâcia focal da lete divergete a seguite relação: d = + + em que, f f f f. f T D D d : Distâcia etre as duas letes f T : Distâcia focal do cojuto de ambas as letes f D : Distâcia focal da lete divergete f : Distâcia focal da lete covergete

3 Determiação do ídice de refracção de um vidro acrílico Para a obteção do ídice de refracção de um vidro acrílico, começamos por realizar uma icidêcia do ar para o vidro em que se têm a seguite relação: si " 1 = si! 1 em que, : Ídice de refracção do vidro : Ídice de refracção do ar! :Âgulo de icidêcia! : Âgulo de refracção Realiza-se depois o processo iverso (icidêcia do vidro para o ar), possível graças á forma semicilídrica do corpo em acrílico dode se têm a seguite relação: si " 2 = si! 2 Determiar-se-á aida λ, o âgulo limite da reflexão total que permite calcular o ídice de refracção do vidro através da seguite relação: & ' = arcsi $ % Por fim, será observado o feixe reflectido quado o âgulo de icidêcia correspode ao de Brewster µ, através de um polaróide colocado em diferetes posições. través da relação etre os ídices de refracção dos meios cosiderados e do âgulo de Brewster, este pode ser determiado com precisão satisfatória: #! "

4 Método experimetal 1) Esquema de motagem

5 oclusão Na primeira fase da experiêcia determiou-se a distâcia focal de uma lete covergete recorredo a 2 métodos diferetes. No primeiro, que ão é mais que uma medição directa da distâcia focal, resultou o valor 0,8 cm, com um desvio à precisão de 0,1 cm e um erro de leitura estimado em 0,2 cm. No segudo, recorreu-se ao método dos focos cojugados, para calcular o valor da distâcia focal a partir da distâcia ao objecto e à imagem, tedo-se obtido o valor de 0,743 cm com um erro à precisão de 0,400 cm. oclui-se que o primeiro método utilizado permitiu uma melhor precisão. Nesta motagem foi também possível comparar os valores da ampliação da largura e da altura do objecto com a ampliação calculada a partir das distâcias do objecto e imagem à lete. difereça destas ampliações represeta 5,7% do valor de ampliação observado durate a experiêcia. Seguidamete, mais uma vez recorredo ao método dos focos cojugados, calculou-se a distâcia focal de uma lete divergete por associação da mesma à aterior lete covergete, criado uma úica lete, para a qual foi medida a sua ova distâcia focal. distâcia focal da lete total foi estimada em 15,1 cm, o que os permitiu obter o valor de 4,3 cm para a distâcia focal da lete divergete. Quato à determiação do ídice de refracção do vidro chegou-se ao valor médio de 1,52 com um desvio à precisão de 8,55%. Para calcular este valor assumiu-se que do ar é igual a 1, ou seja, que a velocidade da luz o ar é igual à o vácuo. Durate a execução desta motagem em particular foi aida possível observar que o âgulo de reflexão total é 42,5 º, âgulo para o qual ão há trasmissão de luz do vidro para o ar. Na fase seguite da protocolo, calculou-se o âgulo de Brewster, ou seja, provocou-se a polarização paralela da luz e seguidamete observou-se qual o âgulo para o qual deixa de haver reflexão. No etato, para os agulos etre 54º e 60º a reflexão ão era observável devido às codições em que se desevolvia a experiêcia pelo que se tomou o valor médio, isto é, 57º. ofirmou-se aida que para uma polarização perpedicular ao plao de icidêcia, formado pela direcção de propagação e de reflexão, era possível observar a reflexão para todos os âgulos.

6 pêdice Bibliografia: otribuição para o desevolvimeto do esio da Física Experimetal o IST, tóio. Ribeiro, Pedro Sebastião e Fracisco Tomé potametos das aulas práticas e teóricas e protocolos, professor Berardo Brotas e Isabel abaço