13 Projete um experimento que seja capaz de provar a Lei da Refração dos feixes de luz que possa ser utilizado em ambiente escolar. Descreva adequadamente o procedimento eperimental a ser efetuado bem como procedimento de análise a ser utilizado.
Passo 1
Neste experimento vamos verificar a Lei da Refração (Lei de Snell) que diz que
. Precisamos de uma fonte de luz colimada (lanterna com fenda ou maçarico de laser de baixa potência), um meio transparente homogêneo (prisma ou bloco semicircular de acrílico ou vidro), uma folha de papel, régua e transferidor. Vamos usar esses recursos para medir ângulos de incidência e refração.
Passo 2
Monte o aparato sobre a mesa: fixe a folha de papel com fita adesiva e desenhe uma linha poligonal representando a interface ar–vidro. Marque o ponto de incidência no meio da interface. Coloque o bloco de acrílico alinhado à interface desenhada e posicione a fonte de luz de modo que o raio incidente seja visível no papel antes e depois da interface.
Passo 3
Alinhe a fonte de luz formando um ângulo de incidência inicial
em relação à normal (desenhada perpendicularmente à interface no ponto de incidência). Use o transferidor para escolher um ângulo (por exemplo,
,
, até
). Desenhe o raio incidente e, no lado de dentro do bloco, trace o raio refratado visível.
Passo 4
Repita medições para pelo menos cinco valores de ângulo de incidência. Para cada configuração, meça
no ar e
dentro do bloco usando o transferidor. Anote em uma tabela: coluna de
, coluna de
, coluna de
e coluna de
.
Passo 5
Aplique a Lei de Snell na forma
Sabendo que
para o ar, podemos escrever
Para cada par de ângulos calcule
e obtenha a média.
Passo 6
Como análise gráfica, plote
(eixo vertical) versus
(eixo horizontal). A inclinação da reta ajustada por regressão linear será
. Se os pontos formarem uma reta boa e a inclinação ficar próxima do índice de refração tabulado (por exemplo,
para o acrílico), a Lei de Snell estará comprovada.
Passo 7
Discuta fontes de erro: imprecisão na leitura do transferidor, dispersão de luz, contorno do bloco não perfeitamente polido, alinhamento do feixe, espessura do furo da fenda. Estime incertezas nas medições de ângulo e no valor de
. Conclua se os dados confirmam a lei dentro das incertezas do experimento.
Resposta
O experimento consiste em medir, para diferentes ângulos de incidência, os ângulos de refração num bloco transparente, calcular
e/ou ajustar graficamente
versus
. A reta obtida tem inclinação igual ao índice de refração do bloco, comprovando assim a Lei da Refração de Snell.