Objetivos
O experimento tem como objetivo demonstrar as leis de reflexão da luz em dois espelhos com superfícies distintas: um côncavo e um convexo. Com este experimento, o aluno poderá relacionar os ângulos de incidência do raio de luz com os ângulos de reflexão (em ambos os espelhos), bem como observar os fenômenos de convergência e divergência dos raios luminosos.
Materiais Necessários
Componentes ópticos
Conjunto de elementos ópticos variados usados em experimentos de projeção.
Régua 20 cm
Régua de 20 cm utilizada para medições nos experimentos.
Suporte de projeção
Suporte que mantém componentes ópticos ou telas na posição adequada durante os experimentos.
Fita adesiva
Fita adesiva usada para fixar componentes e materiais auxiliares.
Fonte de luz
Fonte de luz artificial utilizada para projeção e experimentos de óptica.
Transferidor
Transferidor usado para medições de ângulos em experimentos ópticos.
Lente de Fresnel
Utilizada para focalizar a luz
Fendas
Placas com fendas que permitem a passagem controlada da luz, úteis em experimentos de difração e interferência.
Procedimento
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Passo 0
Monte o suporte da fenda, instalando a lente de Fresnel e a fenda única. Posicione a fonte de luz alinhada ao centro do suporte, a uma distância de 13,5 cm, para permitir que a lente focalize a luz adequadamente. Ligue a fonte de luz.
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Passo 1
Posicione o primeiro espelho perpendicularmente ao papel, com a excentricidade voltada para o caminho do raio de luz. Oriente o espelho de modo que o raio refletido retorne pela mesma trajetória do raio incidente ("voltando sobre si mesmo"). Nesta posição, fixe um palito de dente com fita adesiva para representar a reta normal à superfície do espelho. Por fim, trace a trajetória do raio até o espelho (ponto de incidência).
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Passo 2
Gire cuidadosamente o espelho em torno do ponto de incidência marcado, mantendo-o sempre na posição vertical. Em seguida, marque a trajetória do raio refletido e da reta normal.
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Passo 3
Utilize um transferidor para medir o ângulo de incidência, formado entre o raio incidente e a reta normal, e o ângulo de reflexão, formado entre o raio refletido e a reta normal. Substitua o espelho pelo outro modelo e repita o procedimento de observação e medição dos ângulos.
Resultados
Com este experimento, espera-se que o aluno possa visualizar e compreender os fenômenos ópticos que ocorrem quando um raio de luz incide sobre espelhos côncavos e convexos, comprovando as leis da reflexão. Em particular, a segunda lei da reflexão tornará-se evidente, demonstrando que o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência. O aluno também poderá notar que a relação angular é idêntica à observada em espelhos planos, embora os efeitos de focalização sejam distintos.
Além disso, o aluno poderá observar dois fenômenos distintos: a convergência dos raios luminosos ao incidirem sobre um espelho côncavo e a divergência dos mesmos ao incidirem sobre um espelho convexo.
Ambos os fenômenos — convergência e divergência — serão explorados com maior profundidade em experimentos subsequentes.
Além disso, o aluno poderá observar dois fenômenos distintos: a convergência dos raios luminosos ao incidirem sobre um espelho côncavo e a divergência dos mesmos ao incidirem sobre um espelho convexo.
Ambos os fenômenos — convergência e divergência — serão explorados com maior profundidade em experimentos subsequentes.
Curiosidades
O mesmo princípio de convergência de luz observado nos espelhos côncavos é aplicado em fornos solares e usinas de energia solar concentrada. Grandes espelhos côncavos — ou conjuntos de espelhos planos — direcionam a luz solar para um receptor, gerando calor em temperaturas altíssimas, suficientes para derreter metais.