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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CINCIAS E TECNOLOGIA-CCT
DEPARTAMENTO DE FSICA LAB. DE PTICA, ELETRICIDADE E MAGNETISMO
DISCIPLINA: FSICA EXPERIMENTAL II
PROFESSOR: LAERSON DUARTE DA SILVA
TURMA: 03; PERODO: 2014.1
ALUNO: FERNANDO CHAGAS DE F. SOUSA
MAT.: 113210850
INTERFERNCIA, DIFRAO E POLARIZAO DA LUZ
1 Relatrio
CAMPINA GRANDE - PB 10 DE JUNHO DE 2014
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INTRODUO
Pode ser visto com frequncia uma incidncia de luz a qual se ver varias
cores, essas cores relativas dependem do comprimento de onda de cada cor.
Isso varia muito, pois os feixes de luz dependem do matria em que se
propagam, sendo assim pode ser
A difrao um fenmeno fsico que ocorre com qualquer tipo de onda,
como, por exemplo, com as ondas sonoras e com os raios de luz, e que pode
ser entendido como sendo o desvio da trajetria retilnea da luz aps ela
passar pela aresta de um objeto. Esse fenmeno acontece quando parte da
frente de onda encontra um obstculo ou barreira. Podemos definir esse
fenmeno da seguinte forma: a difrao a propriedade que as ondas tm de
contornar obstculos ou passar por um orifcio quando so parcialmente
interrompidas por ele.
As luzes emitidas por fontes luminosas, por exemplo, os raios de luzes solares,
tem comportamento formado por ondas eletromagnticas que vibram em
diversas direes durante a emisso, incidncia e reflexo. Para cada onda do
raio que vibra em uma direo sempre h outro em um plano perpendicular
onda luminosa. Essa luz com movimento perturbado chamada de luz
natural ou apenas de luz no polarizada. As ondas polarizadas podem ser
produzidas a partir de ondas no polarizadas atravs de fenmenos como:
absoro, espalhamento, reflexo e birrefringncia.
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MATERIAL UTILIZADO
Fonte de luz branca , chave liga-desliga, alimentao bivolt e
sistema de posicionamento do filamento;
Base metlica com duas mantas magnticas e escala lateral
de ;
Diafragma com uma fenda;
Lente de vidro convergente biconvexa com 50 mm, DF 50 mm, em
moldura plstica com fixao magntica;
Lente de vidro biconvexa com 50 mm, DF 100 mm, em moldura
plstica com fixao magntica;
05 cavaleiros metlicos;
Rede de difrao 500 fendas/mm em moldura plstica com fixao
magntica;
Lente de vidro convergente plano-convexa com 60 mm, DF 120 mm,
em moldura plstica com fixao magntica;
02 Polaroides em moldura plstica com fixao magntica;
Suporte para disco giratrio;
Disco giratrio 23 mm com escala angular e subdivises de 1;
Trena de ;
Anteparo para projeo com fixador magntico
Rgua milimtrica .
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PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Determinao do Comprimento de Onda da Luz
Aps a montagem do equipamento, colocamos na frente da fonte
luminosa e a 4cm, uma lente convergente de distncia focal de . A
mesma foi utilizada para iluminar a fenda. Utilizamos uma lente convergente de
distncia focal para projetar a fenda no anteparo, ajustamos a posio da
lente para que a fenda projetada ficasse bem ntida. Colocamos a rede de
difrao na frente da lente para que o espectro ficasse bem ntido, Ajustamos a
posio da rede de difrao para que ficasse a do anteparo
de projeo e medimos a distncia do centro da cada cor at o centro da fenda
projetada, completando a tabela que vir a seguir.
Medimos as distncias e para a radiao vermelha e obtemos os
valores de e . Calculamos a constante da rede de difrao
que tem 500 linhas por milmetro e encontramos o valor de
.
Com ajuda da frmula:
Medimos o comprimento de onda da radiao vermelha
Fazendo o mesmo procedimento para as demais cores, obtemos a
seguinte Tab.1-1.
Figura 1-1 Montagem para o experimento Determinao do comprimento da onda da luz
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Cor a (m) X (m) (nm)
Vermelho 0,140 0,047 636,51
Laranja 0,140 0,044 599,65
Amarelo 0,140 0,042 574,69
Verde 0,140 0,038 523,90
Azul 0,140 0,036 498,08
Violeta 0,140 0,032 445,64
Tabela 1-1 de dados para o experimento de determinao do comprimento de onda da luz
Polarizao da Luz
Aps a montagem do equipamento, fizemos os ajustes iniciais para o
desenvolvimento do experimento, dentre ajustar a posio da lente para que a
fenda projetada ficasse bem ntida.
Observamos a projeo luminosa e colocamos sobre a base metlica o
segundo polaroide e a do primeiro polaroide e podemos perceber que a
projeo luminosa sobre o anteparo de projeo no se alterou em 0 em
relao ao primeiro polaroide.
Giramos o segundo polaroide sobre o cavaleiro num ngulo de 90 em
relao ao primeiro polaroide e a projeo luminosa desapareceu. Repetimos
os procedimentos anteriores para diferentes ngulos e o feixe sempre
desaparecia com uma diferena de 90 entre os polaroides.
Figura 1-2 Montagem para o experimento Polarizao da Luz
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Polarizao da Luz por Reflexo
Aps a montagem do equipamento, fizemos os ajustes necessrios para
o incio do experimento, entre estes colocar o semicrculo no disco tico e
ajust-lo no disco tico de tal modo que o ngulo de incidncia fosse igual a 0,
o ngulo de refrao tambm 0.
Giramos ento disco tico em 20, observamos o raio refletido,
colocamos na mesma direo do raio refletido o polaroide e foi projetado o
feixe refletido no anteparo a 10cm do polaroide. Giramos agora o polaroide de
90 e no aconteceu nada com a projeo do feixe luminoso, aps isso
retornamos o polaroide para a mesma posio.
Aps esse procedimento, giramos o disco tico para 40 e
reposicionamos o conjunto polaroide e anteparo de projeo na direo do raio
refletido. Giramos o polaroide de 90 e a projeo do feixe luminoso diminuiu
sua intensidade.
Repetimos os mesmos procedimentos para os ngulos entre 50 e 60 a
fim de encontrar um ngulo de reflexo para que a projeo desaparecesse. E
o ngulo de incidncia que tem a luz polarizada . Medimos,
tambm, o ngulo entre o raio refletido e o raio refratado que foi .
Figura 1-3 Montagem para o experimento Polarizao da luz por reflexo
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RESULTADOS E DISCUSSES
Com base nos dados coletados, podemos enfim tecer uma anlise mais
profunda acerca dos experimentos realizados.
No EXPERIMENTO 1, com base nos valos da Tabela 1-1, a radiao
que tem maior comprimento de onda a radiao vermelha. E por meio da
equao
podemos perceber que quanto maior o comprimento de onda,
menor ser a freqncia e, portanto, a radiao que tem maior frequncia a
radiao violeta.
As ondas luminosas penetram em toda a superfcie da rede de difrao
que est voltada para a fonte de luz e diferentes partes da onda incidente
descrevem trajetrias diferentes no interior da rede de difrao. Isso significa
que as ondas saem com fases diferentes. Assim para alguns ngulos de sada
a luz est em fase e acontece uma interferncia construtiva. As cores
observadas no experimento so o resultado dessa interferncia. A radiao
que sofre interferncia construtiva mais afastada da raia central a radiao
vermelha, pois estas saem em fase da rede de difrao na direo da qual
estvamos observando aquele espectro de onda.
Atravs dos dados da Tabela 1-1 e da Tabela 1-2, podemos afirmar que
os dados encontrados foram os esperados, pois os comprimentos de onda
apresentados na Tabela 1-1 esto nas faixas admitidas para cada comprimento
de onda.
Cor
Vermelho 620-760
Laranja 585-620
Amarelo 550-585
Verde 510-550
Azul 450-510
Violeta 380-450
Tabela 1-2: Tabela de cores e comprimento de onda
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No EXPERIMENTO 2, aps giramos os poraloides com uma diferena de 90
podemos perceber que o feixe luminoso desaparece. A esse fenmeno damos
o nome de Polarizao da luz. Podemos tratar da intensidade final
proporcionada pelo ngulo entre os filtros, nesse caso, aps atravessar o
primeiro filtro, a intensidade da luz descrita sobre o ngulo com a
componente da luz incidente para o campo eltrico. A intensidade
proporcional ao quadrado da amplitude, dado pela expresso abaixo:
Substituindo o valor do ngulo em que a luz desaparece, na equao
anterior o valor encontrado exatamente igual ao comprovado no experimento,
visto que cos90=0, com isso a intensidade ser igual, tambm, a zero.
No EXPERIMENTO 3, as duas situaes extremas, de mxima claridade
e mxima escurido (mxima absoro de luz), mostram o momento que a
direo de polarizao do filtro est, respectivamente, paralela e ortogonal
direo de polarizao da luz vinda da fonte. Quando est paralela, permite a
total passagem dos raios de luz, da a claridade, quando est ortogonal no
permite a passagem de nenhum raio, da a mxima extino (escurido). Nos
estgios intermedirios, a quantidade de luz diminui gradativamente medida
que o polarizador aumenta o ngulo entre seu plano de polarizador e o plano
da luz polarizada proveniente da fonte, isto , medida que o ngulo varia de
0 a 90.
A tangente do ngulo de Brewster e com o ndice de
refrao do acrlico igual a , podemos fazer uma comparao entre
esses dois valores.
Como o erro foi de 5%, podemos considerar que a leitura do
experimento foi exata. No ngulo de incidncia , (ngulo de Brewster) a
reflexo da componente paralela se anula, dessa maneira, para , s a
luz polarizada perpendicularmente ao plano de incidncia refletida.
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CONCLUSO
No EXPERIMENTO 1, foi possvel compreender o fenmeno fsico
conhecido como interferncia. Podemos ressaltar que a diferena de fase entre
duas ondas luminosas pode mudar se as ondas atravessarem materiais com
diferentes ndices de refrao e, a partir da, facilita o nosso entendimento
sobre esse fenmeno fsico comprovado experimentalmente.
No EXPERIMENTO 2, sabemos que existem diversos materiais que ao
serem atingidos pelos feixes de luz deixam passar apenas uma parte da onda
luminosa, esse acontecimento denominado como polarizao da luz. Nesse
experimento, a luz polarizada passa pelo primeiro polaroide contendo
componentes horizontal e vertical, mas ao passar pelo segundo polaroide em
um ngulo de 90, passou a ter apenas componentes horizontais.
No EXPERIMENTO 3, as duas situaes de mxima claridade e mxima
escurido, mostram o momento que a direo de polarizao do filtro est,
respectivamente, paralela e ortogonal direo de polarizao da luz vinda da
fonte. Neste experimento foi possvel entender a polarizao da luz por reflexo
e mostrar que a relao existente entre a tangente do ngulo de Brewster B e
o ndice de refrao de um material, sendo est uma relao comprovada
experimentalmente.
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
Autor desconhecido. Apostila de laboratrio de ptica, eletricidade e
magnetismo, Parte:1. Universidade Federal de Campina Grande CCT
Unidade Acadmica de Fsica.
TIPLER, P. ptica e fsica moderna - vol.4. 3 ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan S.A, 1991.
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