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Reflexão e Refração

Visão Geral

Fonte: Derek Wilson, Asantha Cooray, PhD, Departamento de Física & Astronomia, Escola de Ciências Físicas, Universidade da Califórnia, Irvine, CA

A luz viaja em velocidades diferentes, dependendo do material pelo qual está se propagando. Quando a luz viaja de um material para outro, ele vai desacelerar ou acelerar. Para conservar energia e impulso, a luz deve mudar a direção em que se propaga. Esta dobra de luz é conhecida como refração. Alguma fração da luz também é refletida na interface entre os dois materiais. Em casos especiais, um feixe de luz pode ser refratado tão acentuadamente em uma interface que é realmente completamente refletida de volta para o meio de onde ele estava vindo.

As lentes fazem uso do princípio da refração. As lentes vêm em duas variedades com curvaturas diferentes: lentes convexas e lentes côncavas. As lentes convexas são frequentemente usadas para focar a luz, mas também podem ser usadas para criar imagens ampliadas de objetos. Quando uma lente convexa faz com que os raios de luz provenientes de um objeto divergam, o olho humano julga que a luz vem de algum ponto atrás do objeto real do qual a luz está se originando. A imagem do objeto será ampliada neste caso. Esse tipo de imagem é chamada de imagem virtual. As lentes côncavas também podem fazer com que os raios de luz divergam e criem imagens virtuais, embora a imagem seja desmagnizada.

Este laboratório demonstrará a lei fundamental da refração e examinará as maneiras pelas quais as lentes criam imagens.

Procedimento

1. Determine o índice de refração da água usando a Lei de Refração de Snell (Lei de Refração) e encontre o ângulo crítico para reflexão interna total.

  1. Obtenha um tanque de refração especializado com uma fonte de luz.
  2. Encha o tanque de refração com água e ligue a fonte de luz. Direcione o feixe da fonte de luz para a metade do tanque cheia de água. Pode ser necessário apagar as luzes da sala.
  3. Use o prolongador no tanque de refração para medir o ângulo de incidência do feixe (o ângulo medido n

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Resultados

A Lei de Snell dita o ângulo em que a luz será dobrada ao cruzar a fronteira entre dois meios de comunicação. Os ângulos medidos incidentes e refratados na interface água-ar são dados na Tabela 1. Abaixo, um cálculo amostral que dá o índice de refração para a água usando a Lei de Snell é mostrado para um ângulo de incidência igual a 30,1° à medida que a luz vai da água para o ar:

Equation 4

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Aplicação e Resumo

Este laboratório explora a física da refração e lentes. A Lei de Snell foi usada para medir o índice de refração da água usando medidas de incidentes e ângulos refratários. Também foi observado o fenômeno da reflexão interna total na interface água-ar. Foi mostrado que as lentes côncavas podem focar a luz e também criar imagens virtuais, permitindo que elas sirvam como dispositivos de ampliação.

O olho humano vê focando a luz na retina, e a visão ruim pode resultar se a luz...

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0:06

Overview

1:18

Principles of Reflection and Refraction

4:06

Verification of Snell’s Law and Total Internal Reflection

5:50

Principles of Lenses

8:16

Validation of Real and Virtual Images

9:46

Data Analysis and Results

12:11

Applications

13:31

Summary

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