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

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.

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 .

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

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

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

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

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.

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.