Kit Física 4 - Ótica

Descrição: O kit contém os materiais necessários para a realização de diversos experimentos em óptica, com foco em reflexão, refração, e formação de imagens em espelhos planos. Os experimentos proporcionam uma excelente base para o estudo prático dos conceitos de óptica, complementando a teoria vista em sala de aula.

Materiais:

• 10 fontes Laser

• 10 espelhos planos com base de madeira.

• 10 réguas

• 9 transferidores

• 10 esquadros

• 60 pinos de arame com base cilíndrica de plástico.

• 8 Conjuntos contendo dois espelhos associados (unidos por uma dobradiça)

• 10 bases semicirculares de plástico

• 5 semicilindros de acrílico.

• 5 blocos retangulares de acrílico.

• Tabela de senos (professor deve providenciar)

• Folha de papel milimetrado, formato A3 (professor deve providenciar)

• Folhas de papel branco (professor deve providenciar)

*CUIDADO!!! Não incida a luz do Laser no olho, pois ela é muito intensa e pode causar danos irreversíveis à visão.

Roteiro para laboratório:

1. Espelho Plano / Leis da Reflexão

Esta prática deve ser feita sobre uma superfície plana horizontal.
Coloque a folha de papel branco sobre a superfície plana horizontal, e coloque o espelho, em pé, sobre a folha de papel.
Apóie a fonte Laser na frente do espelho, e faça o feixe de luz incidir sobre o espelho conforme o esquema da imagem. 1.
Com um lápis, faça o contorno da superfície plana do espelho sobre o papel.
Marque dois pontos na direção do feixe incidente e dois na direção do feixe refletido.
Desligue o Laser e retire o espelho que está sobre a folha de papel.
Trace a trajetória do feixe de luz sobre a folha de papel.
Utilizando o esquadro, trace a reta normal ao espelho plano, no ponto de incidência da luz.
Indique os ângulos de incidência (θi) e de reflexão (θr) sobre a folha de papel.
Utilizando o transferidor, meça e anote os ângulos θi e θr, e coloque os valores na Tabela 1.
Agora, mude o ângulo de incidência e repita a experiência mais duas vezes.

2. Espelho Plano / Formação de Imagens

Primeira parte: Paralaxe

Segure dois lápis alinhados com um de seus olhos, como mostra a Figura 2.2, e feche o outro olho.
Mexa a cabeça de um lado para o outro, e observe que os lápis saem do aparente alinhamento (um se movimenta mais rápido que o outro).
Esse fenômeno chama-se paralaxe, e está presente em várias situações do nosso cotidiano. A paralaxe deixa de existir quando as pontas de ambos os lápis estão na mesma posição.

Segunda parte: Espelho Plano

Esta prática deve ser feita sobre uma superfície plana horizontal.
Coloque a folha de papel milimetrado sobre a superfície plana horizontal, e coloque o espelho plano na vertical no meio da folha de papel.
Em frente ao espelho, coloque um pino de arame (objeto) na vertical, a uma certa distância “p” do mesmo.
Procure colocar o segundo pino (pino auxiliar) atrás do espelho, exatamente sobre a posição da imagem, tal que a ponta do pino pareça ser a continuação da imagem observada no espelho.
Movimentando a cabeça de um lado para outro, observe se ocorre paralaxe entre a imagem e o pino auxiliar. Caso isso ocorra, ajuste novamente a posição do pino auxiliar até que não haja mais paralaxe.
Feito isso, está determinada a posição da imagem, e assim, pode-se medir a distância “q” entre a imagem e o espelho. Utilizando o próprio papel milimetrado, meça as distâncias p e q, e coloque os resultados na Tabela 2.
Agora, desloque o objeto um pouco para o lado, conforme indica a Figura 2.3, e repita a experiência.
Repita a experiência pelo menos três vezes e coloque os resultados na tabela.

3. Associação em Ângulo entre Dois Espelhos Planos.

Parte 1

Esta prática deve ser feita sobre uma superfície plana horizontal.
Encaixe os espelhos associados à base semicircular de plástico graduada
Coloque um pino sobre a base semicircular, com abertura de180º entre os espelhos.
Diminua lentamente o ângulo de abertura entre os espelhos, mantendo o objeto bem no meio da abertura (no plano bissetor), e observe o número de imagens formadas.

Parte 2:

Através do método da paralaxe (visto na Experiência 2), utilize outros pinos para determinar a localização de cada imagem formada, quando o ângulo de abertura entre os espelhos é de 60º

4. Refração da Luz / Índice de Refração

Coloque a folha de papel branco sobre uma superfície plana horizontal, e coloque o semicilindro de acrílico sobre a folha de papel (a superfície do semicilindro pintada de branco deve estar voltada para baixo).
Coloque a fonte Laser próxima ao semicilindro, e faça o feixe de luz incidir bem no meio da superfície plana do semicilindro.
Varie o ângulo de incidência e observe a trajetória do feixe luminoso, projetado sobre a folha de papel (mantenha o feixe de luz incidindo sempre sobre a marca no meio superfície plana).
Para uma situação parecida com a da figura 4.2 desenhe, sobre o papel, o contorno do semicilindro.
Marque, com um lápis, dois pontos na direção do raio incidente e dois pontos na direção do raio refratado.
Desligue o Laser, retire o semicilindro de sobre o papel e trace a trajetória do feixe de luz.
Utilizando o esquadro, trace a reta normal, no ponto onde a luz incide.
Com o transferidor, meça os ângulos de incidência (θ1) e de refração (θ2), que são os ângulos entre, respectivamente, o raio incidente e a reta normal, e o raio refratado e reta normal.
Repita o procedimento anterior, pelo menos mais três vezes, mudando o ângulo de incidência, e anotando os resultados.

5. Reflexão Total da Luz

Esta prática deve ser feita sobre uma superfície plana horizontal.
Coloque a folha de papel branco sobre a superfície horizontal, e coloque o semicilindro acrílico sobre a folha de papel (a superfície do bloco pintada de branco deve estar voltada para baixo).
Coloque a fonte Laser próxima ao semicilindro, e faça o feixe de luz incidir na superfície curva e, ao mesmo tempo, passar bem no meio da superfície plana (veja a figura 5-a).
Varie o ângulo de incidência e observe a trajetória do feixe luminoso, projetado sobre a folha de papel (mantenha o feixe de luz incidindo).
Mantendo o feixe de luz incidindo sempre sobre a marca no meio superfície plana, aumente o ângulo de incidência, lentamente, de 0º até 90º
Observe o que ocorre.
Agora, substitua o semicilindro pelo bloco acrílico de faces paralelas, e faça o feixe de luz incidir no bloco pelo lado de menor área, exatamente como mostra a figura 5-b.