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Índice de Refração
Objetivos:
- Estudar a refração da luz;
- Aplicar o fenômeno da reflexão total à determinação do índice de refração de meios transparentes.
1 Fundamentação Teórica
Quando um raio de luz incide em uma superfície de separação de dois meios de índice de refração diferentes, uma parcela da energia será refletida enquanto outra parcela se propagará através do meio de transmissão. Ao passar para o meio de transmissão, a onda sofre um desvio na sua direção. Na refração temos duas leis muito importantes, como:
1ª Lei : Como no caso da reflexão, aqui também o raio incidente , a reta normal e o raio refratado deverão estar contidos sempre num mesmo plano.
2ª Lei : Existe uma relação entre os ângulos de incidência e de refração de um raio de luz. Esta relação é representada pela Lei de Snell-Descartes. A Lei de Snell-Descartes diz que o índice de refração do meio A ( n (^) A ) multiplicado pelo seno do ângulo de incidência ( sen i ) deve ser igual ao índice de refração do meio B ( n (^) B ) multiplicado pelo seno do ângulo de refração ( seno r ) Matematicamente temos:
Se um raio de luz muda de um meio que tem índice de refração maior para um meio que tem índice de refração menor, a direção da onda transmitida afasta-se da normal. A medida que aumentamos o ângulo de incidência î , o ângulo do raio refratado tende a 90o. Quando isso acontece, o ângulo de incidência recebe o nome de ângulo crítico. Uma incidência com ângulo maior do que este sofre o fenômeno da reflexão interna total. Este índice de refração pode ser calculado através da expressão abaixo: N = Basta dividirmos a velocidade da luz no vácuo (c = 3 x 10^5 km/s) ou (c = 3 x 10 8 m/s) pela velocidade da luz no meio que estivermos trabalhando, lembrando de tomar cuidado com as unidades. A todo meio material encontramos dificuldades oferecidas à passagem da luz em seu interior, a isso dá - se o nome de refringência****. Podemos dizer que quanto mais refringente for o meio, maior dificuldade a luz terá para atravessá-lo, e conseqüentemente o raio se aproxima da normal e assim menor será sua velocidade.
1.2 - Índice de Refração Pelo Método de Pfund
Na experiência de Pfund, um feixe de luz se projeta na superfície inferior de uma placa de vidro, de espessura (h), conforme mostra a figura abaixo:
Figura - 1 Aplicando a lei de Snell ao par de meios vidro e ar, podemos obter o n (^) v (índice de refração do vidro):
A=$ 1 D 62 +H^2
( índice de refração do vidro )
Com uma camada de líquido sobre a placa de vidro, podemos obter o índice de refração do líquido ( nl )
( índice de refração do líquido)
Conclusão
Neste experimento podemos observar a luz sendo refletida totalmente quando usamos o método de Pfund. Sob ângulos menores que o crítico observamos a refração parcial, sendo o círculo brilhante correspondente a luz refratada, e o círculo interno escuro correspondente a luz refletida totalmente.
Assim, comparando alguns valores de índice de refração teóricos e práticos, podemos notar que os valores práticos estão dentro da média esperada, apesar de conter erros incluídos dos aparelhos e objetos de medidas usados no experimento.
