plano de mini curso Que luz é essa?

UFMS
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA

PLANO DE MINI CURSO QUE LUZ É ESSA?
1º PARTE REFRAÇÃO E REFLEXÃO TOTAL DA LUZ

I – Identificação


Escola: Joaquim Murtinho
Disciplina:Pratica de Ensino de Física III
Ano Letivo : 2008
Série: 2ª
Acadêmico Antonio João Gonçalves
Data: 14_____/11_____/_08____

Carga Horária: 12 horas


Curso: Ensino Médio


Professor: Sérgio Luis Piubeli

II – Conteúdo
Ótica Geométrica

Determinação do índice de refração da água.


III Objetivos

Ao fim deste mini curso o aluno deverá ser capaz de:
1 – Explicar fenômenos de miragens
2 - Fenômenos do cotidiano relacionado com reflexão total
3 - Determinar o índice de refração da água


IV – Procedimentos

Aulas de laboratório estruturado.

V - Introdução: (~10 minutos)

A óptica tem por objetivo o estudo das propriedades da luz, isto é, como ele é produzida, propagada, detectada e medida.
Para fins de estudo, a óptica é dividida em duas partes: Óptica Geométrica e Óptica Física.
a)Óptica Geométrica: É a parte da física que estuda os fenômenos luminosos sem considerar a natureza da luz.

b) Óptica Física: É a parte da física que estuda os fenômenos luminosos cuja explicação depende das teorias relativas à natureza da luz.


1 Fonte de luz

Pode se dizer que a reflexão é a causa mais comum da emissão de luz. A maioria dos corpos que vemos reflete a luz que recebe – são corpos iluminados. Mas há muitas outras causas. Por exemplo, qualquer corpo aquecido torna- se luminoso a partir de certa temperatura.

2 Princípios da óptica geométrica

a) Princípio da Propagação Retilínea: em meios homogêneos a luz se propaga em linha reta;
b) Princípio da Reversibilidade: a trajetória dos raios não depende do sentido de propagação;
c) Princípio da Independência dos Raios de luz: cada raio de luz propaga- se independente dos demais.



LUZ MONOCROMÁTICA

Raios de luz de freqüências diferentes têm cores diferentes. Por isso é comum a referência a uma hipotética luz monocromática, ou seja, de uma só freqüência. Assim, quando se atribui a um meio um único valor para o índice de refração, admite-se que a luz que o atravessa é monocromática; caso contrário, esse valor não seria único. Na verdade, essa restrição é desnecessária na maioria das situações porque a diferença entre os valores dos índices de refração absolutos é desprezível para o número de algarismos significativos que se costuma utilizar.
REFRAÇÃO DA LUZ

Na refração os feixes de luz passam de um meio (ar) para outro (acrílico) desviando sua direção de propagação.
O meio transparente onde a luz se propaga com a maior velocidade é o vácuo. A velocidade da luz no vácuo (c) é uma das constantes físicas mais importantes do Universo. Seu valor aproximado é:
A luz passa de um meio para outro desviando sua direção de propagação.
Você sabia?

§ que a posição aonde você vê um astro não é a real;
§ que quando um objeto está imerso em um líquido, a posição que você vê o objeto não é a real?
§ por que usando óculos, você enxerga os objetos com nitidez?
§ como é o funcionamento do telescópio, luneta, microscópio?

As respostas a essas e muitas outras perguntas você terá estudando o fenômeno da refração.
O que é o fenômeno da refração?
Observe na figura que os feixes de luz passam de um meio (ar) para outro (acrílico) desviando sua direção de propagação. Isso é refração. !
Figura 4 Figura 5



Índice de refração

Quando a luz se propaga no vácuo, a velocidade de propagação é exatamente a mesma, qualquer que seja a cor, isto é, qualquer que seja a sua freqüência.
Quando a luz se propaga num meio material, cada cor, isto é, cada freqüência apresenta uma velocidade diferente, sendo entretanto menor que a velocidade da luz no vácuo.
Para uma dada cor de luz, cuja a velocidade da luz no vácuo é ( c ) (300.000 km /s ) e num meio material qualquer é v, defini-se índice de refração (n ) como a razão entre c e v, ou seja:
equação 1
n = índice de refração
c = velocidade da luz no vácuo
v = meio material qualquer
Observe que n é adimensional, já que é a razão entre duas velocidades.
Quanto maior o índice de refração, menor é a velocidade da luz, isto é, a velocidade da luz é inversamente proporcional ao índice de refração. Conf. Equação 2

n2 - índice de refração do meio 2
Se um meio tem maior índice de refração que outro, dizemos que ele é mais refringente.
Exemplo: a água é mais refringente que o ar, pois N(Ag). > N(ar)

3.1 Leis da refração

Refração é o fenômeno que consiste na mudança da velocidade da luz ao passar de um meio transparente para outro. Conforme figura 6 abaixo.



A luz, ao atravessar a superfície que separa os dois meios transparentes, mas de índices de refração diferentes, muda a direção de propagação
Enunciado da Lei de Snell-Descartes
A lei de Snell-Descartes relaciona os ângulos de incidência e refração com os índices de refração. A figura ilustra a refração de um raio quando passa de um meio (1) menos refringente para um meio (2), mais refringente.


Figura 7
Enunciado da lei de Snell Descartes:

A razão entre o seno do ângulo de incidência (q2) e o seno do ângulo de refração (q2) é constante, sendo esta constante é igual ao índice de refração relativo n21, para um dado comprimento de onda.

Equação 3

Onde

§ q1 ângulo de incidência (ângulo que o raio incidente faz com a normal, N);
§ q2 ângulo de refração (ângulo que o raio refratado faz com a normal, N);
§ n21 índice de refração relativo;
§ n2 índice de refração do meio 2;
§ n1 índice de refração do meio 1.

Quando o meio 2 for mais refringente que o meio 1 (n2 > n1), o raio refratado se aproxima mais da normal.


VI - Desenvolvimento (~ 40 minutos):

A aula será através de acompanhamento do roteiro do experimento fornecoidos aos alunos para que eles através do procedimento calculem o indi9ce de refração da água.
Explicação do material do roteiro.
VII -Conclusão (~5 minutos)
Resultados do índice de refração calculado pelos alunos
Dia 14/11/08
Grupo Inidice de refração Percentual de erros %
Thiago e Felipe 1,43 7,52
Nadeson e Juliane 1,39 4,51
Angelica e Luis 1,30 -2,25
Camila e Mirela 1,20 -9,80

Dia 17/11/08

Grupo Indice de refração Percentual de erros %
Bruno e Jeferson 1,28 3,76
Maiara e Erika 1,35 1,50
Jenifer e José 1,28 -3,76
Luana e Juliana 1,25 -6,01

Grupo Indice de refração Percentual de erros %
Edilene e Camila 1,40 5,26
Marcus e Sarah 1,34 0,76
Isis e Aline 1,39 4,51
Diega e Kédma 1,28 -3,76

Resultado do índice de refração da água para se fazer a comparação com os resultados obtidos. 1,33

VIII – RECURSOS

Laboratório de física da escola Joaquim Murtinho.


IX – BIBLIOGRAFIA



ALVARENGA da e Beatriz, MÁXIMO LUZ, Antonio, – Física Volume Único São Paulo: Editora Scipione, 2007.
GASPAR, A. “Física: Ondas-Óptica-Termodinâmica. Volume 2. 1ª Edição. São Paulo: Editora Ática. 2002.
HALLIDAY, D., RESNICK R. “ Física”- Volume 4. 4ª Edição. Rio de Janeiro: Editora LTC, 1992.
SAMPAIO, Jose Luiz e Caio Sérgio Calçada “Física Volume único” 2. ed. São Paulo: Atual, 2005 Editora Saraiva (Coleção do Ensino Médio Atual)
http://informatica.hsw.uol.com.br/armazenamento-removivel7.htm: acessado em 02/07/08
http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/experiencias_disponiveis_F809.htm: acessado em 05/10/2008
http://br.geocities.com/saladefisica10/experimentos/e69.htm acessado261008
CATELLI, F. Projeção de espectros com um cd e retroprojetor. Caderno Catarinense de Ensino de Física. Demonstre em aula. v. 16, n. 1: p. 123-126, abr. 1999.
CAVALCANTE, M. A., TAVOLARO, C. R. C., HAAG R. Experiências em Física Moderna. Física na Escola, v. 6, n. 1, 2005.