5. ÓPTICA GEOMÉTRICA. REFLEXÃO E REFRACÇÃO

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1 5. ÓPTICA GEOMÉTRICA. REFLEXÃO E REFRACÇÃO 5. OBJECTIVO Vefcaçã expemental das les de eflexã, de efacçã e da eflexã ttal. Vefcaçã da le de Snell-Descates; detemnaçã d índce de efacçã d acílc. Vefcaçã da cnvegênca das lentes - fmaçã de magem atavés de uma lente. 5. INTRODUÇÃO 5.. Reflexã e efacçã A fgua 5. pemte-ns as bsevações seguntes:. Uma pate d fexe de luz ncdente eflecte-se e uta efacta-se.. Os ds mes (a/vd) sã sepaad p uma supefíce chamada dpt. 3. Os ânguls de ncdênca (), de eflexã ( ) e de efacçã () sã medds a pat da ecta pependcula à supefíce chamada a nmal. Nmal Incdente Reflectd AR VIDRO Refactad Fg. 5.: Reflexã e efacçã Snell e Descates estabeleceam sepaadamente, expementalmente, a le que lga ângul de ncdênca e de efacçã: Incdente n sen = n sen (5.) MEIO MEIO em que n e n epesentam s índces de efacçã ds mes e, espectvamente. A le de Snell-Descates pemte-ns faze as cnsdeações seguntes (Fg. 5.). Se n > n sen > sen >. Se n < n sen < sen < MEIO Refactad Fg. 5.: Esqueda, me mens efngente que me. Deta, me mas efngente que me. MEIO 5.. Reflexã ttal A eflexã ttal esulta da aplcaçã da le de Snell-Descates. Se cnsdeams ds mes send n > n, a pat da le de Snell-Descates pdems afma que < (Fg. 5.. deta). Em cnsequênca, a efactad afasta-se da nmal. O cas lmte vefca-se

2 Labatós de Físca II (Cêncas d Ambente) quand ângul de efacçã atnge 90. Neste cas btems eflexã ttal. A fgua 5.3 epesenta cas de eflexã ttal. A pat da le de Snell- Descates, tems: n sen = n sen 3 MEIO Reflexã ttal se =90 n sen c = n sen 90 = n n sen c = n e fnalmente btems: n c = sen (5.) n MEIO em que c é ângul ctc (u lmte) de efacçã. Esse ângul é ângul de ncdênca que cespnde a um ângul de efacçã de 90 º. Fg. 5.3: Reflexã ttal. N cas d a núme 3, tems eflexã ttal Fmaçã de magem atavés de uma lente cnvegente Antes de apesenta a fmaçã de magem, vams elemba algumas gandezas. Na fmaçã de magem (ve apntaments), f é a dstânca ente fc e vétces (dstânca fcal), d é a dstânca ente bject e vétce d espelh (dstânca bject), d é a dstânca ente a magem e vétce d espelh (dstânca magem), h e h sã, espectvamente, tamanh d bject e da magem. Utlzand as cndções de Gauss, as mesmas que utlzams paa s espelhs esfécs, chegams à equaçã fundamental das lentes: f = + e d d h d A = = (5.3) h d em que A é a amplaçã. O snal negatv sgnfca que a magem é nvetda em elaçã a bject. Pdems ve que essas equações sã as mesmas que estudams paa s espelhs esfécs. Cnclu-se que: - lentes cnvegentes têm dstâncas fcas pstvas, - lentes dvegentes têm dstâncas fcas negatvas, - d e d sã sempe pstvas quand eas, - d e d sã sempe negatvas quand vtuas, - se bject e a magem sã de mesma natueza (vtuas u eas), A<0, - se bject e a magem sã de natueza cntaa (um vtual e ut eal), A>0.

3 Labatós de Físca II (Cêncas d Ambente) MATERIAL (Ve Fg. 5.4) Reflexã: banc de óptca, fnte lumnsa, placa cm fendas vetcas (slt plate), placa cm uma únca fenda (slt mask), supte de placa, mesa gaduada, supte paa a mesa gaduada, espelh óptc. Refacçã: mesm mateal da expeênca ante (eflexã) e substtu espelh p uma lente clíndca de acílc. Reflexã ttal: mesm da expeênca ante (efacçã) mas um ecã. Fmaçã de magem atavés de uma lente cnvegente: banc de óptca, fnte lumnsa, lente cnvexa de +75 mm, 3 suptes, bject em fma de cuz, ecã. Fg. 5.4: Equpament óptca gemétca 3

4 Labatós de Físca II (Cêncas d Ambente) REALIZAÇÃO EXPERIMENTAL 5.4. Reflexã ) Faça a mntagem, n banc óptc, apesentad na Fg. 5.5 da segunte fma: Fg. 5.5 A - Junte a placa de fendas paalelas à placa cm uma únca fenda e clque sstema a fente da fnte lumnsa de md a bte um fexe lumns mas fn pssível. B - Clque a mesa (ccula) gaduada, a cma d seu supte, n banc a uma dstânca centmétca das fendas. C - Alnhe a lumns de md que cncda cm a dt nmal. D - Instale espelh em cma da mesa gaduada e alnhe-se a sua supefíce plana cm a lnha da mesa gaduada dta cmpnent. Se alnhament estve cect fexe lumns faá um ângul de 90 cm a supefíce plana d espelh. ) Rde a mesa gaduada e bseve s as lumnss. Meça s ânguls de ncdênca ( ) e s espectvs ânguls de eflexã ( ). 3) Repta a expeênca pecedente cm a a ncd a lad pst da nmal. 4) Faça uma tabela cm as medções. e.3 :, e 5) Analse s esultads da tabela ealzada n tem 4. Que cnclu? 4

5 Labatós de Físca II (Cêncas d Ambente) Refacçã, le de Snell-Descates ) Anda cm a mntagem ante, substtua espelh p uma lente clíndca de acílc (Fg. 5.6) Fg.5.6: Reflexã ) Alnhe a supefíce plana da lente cm a lnha dta cmpnente de md a tna s as lumnss pependculaes à supefíce plana da lente e passand pel cent da mesa gaduada também pependculaes à supefíce ccula da lente. 3) Rde a mesa gaduada e bseve a efactad paa vás ânguls de ncdênca. Ante numa tabela s vales ds ânguls, de ncdênca e de efacçã ( e ), btds. 4) Repta a expeênca pecedente cm a a ncd a lad pst da nmal e ante na tabela ante (3) s vales ds ânguls de efacçã ( ) btds. 5) Faça um gáfc sen vesus sen e detemne declve da ecta que melh se ajusta as seus vales. 6) Detemne índce de efacçã d acílc (da lente) cnsdeand que índce d a Reflexã ttal ) Cm a mntagem ante, clque um ecã em cma da mesa gaduada (Fg. 5.7). ) Rde (ceca de 80 ) a mesa gaduada de md a que a ncda na supefíce cuva da lente. 3) Sem mve a mesa gaduada u a lente vefque que nem tda a luz asscada a a ncdente é efactada. Pate dela é também eflectda. 4) Respnde às peguntas seguntes: 5) Qual a supefíce da lente em que ce a eflexã? 6) Exste um a eflectd paa tds s ânguls de ncdênca? 7) Os ânguls que s as eflectds fmam cm a nmal estã de acd cm as les da eflexã? 8) Exste um a efactad paa tds s ânguls de ncdênca? Obseve as ntensdades ds as efactads e eflectds vaand ângul de ncdênca. Cnclua. 9) Ache ângul de ncdênca em que tda a luz é eflectda. 5

6 Labatós de Físca II (Cêncas d Ambente) Fg. 5.7: Reflexã ttal Fmaçã de magem atavés de uma lente cnvegente ) Faça a mntagem, n banc óptc, apesentad na Fg. 5.8 da segunte fma: Nas extemdades d banc clque a fnte lumnsa e ecã fente a fente. A pxmdade da fnte clque bject em fma de cuz. A mea dstânca ente bject e alv, clque uma lente cnvegente cm uma dstânca fcal de +75 mm. Fg. 5.8: Fmaçã de magem atavés de uma lente cnvegente ) Lgue a fnte lumnsa e mvmente a lente de md a bte n alv uma magem fcada. 3) Obseve e dga se a magem btda é amplfcada u eduzda? Invetda u deta? 4) Utlzand a equaçã fundamental das lentes (equaçã de Gauss) dga que acntecea à dstanca da magem à lente d se dmnuísse a dstânca d bject à lente d? 5) Lcalze a magem mvend alv. Meça d e a altua da magem (h ) btda. Utlza as dstâncas bject seguntes: 50, 45, 40, 35, 30, 5, 0, 5, 0, 0.75, 0.5 (cm). Faça uma tabela cm s esultads e calcule h +,, d e. d d f h d 6) Os esultads btds n tem 4.5 estã de acd cm a equaçã fundamental das lentes? Se nã pquê? 6