UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECˆ
ONCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIˆ
ENCIAS EXATAS E TECNOL´
OGICAS
FERNANDO ROCHA DE ANDRADE J´
UNIOR
GEOVANE DE ALMEIDA DOS SANTOS
RAFAEL SOUZA VASCONCELOS
EXPERIMENTO I - LEI DE SNELL
CRUZ DAS ALMAS - BA
2025
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FÍSICA EXP. LEI DE SNELL, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física Experimental
A Lei de Snell descreve o desvio da luz ao passar de um meio para outro com diferentes índices de refração. Ela estabelece que o produto do índice de refração do meio pelo seno do ângulo que o raio forma com a normal deve permanecer constante na transição entre os meios. Assim, a luz se aproxima da normal ao entrar em um meio mais refringente (índice maior) e se afasta da normal ao entrar em um meio menos refringente (índice menor).
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
2025
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO REC ˆONCAVO DA BAHIA
CENTRO DE CIˆENCIAS EXATAS E TECNOL ´OGICAS
FERNANDO ROCHA DE ANDRADE J UNIOR´
GEOVANE DE ALMEIDA DOS SANTOS
RAFAEL SOUZA VASCONCELOS
EXPERIMENTO I - LEI DE SNELL
CRUZ DAS ALMAS - BA
FERNANDO ROCHA DE ANDRADE J UNIOR´
GEOVANE DE ALMEIDA DOS SANTOS
RAFAEL SOUZA VASCONCELOS
EXPERIMENTO I - LEI DE SNELL
O experimento teve in´ıcio em 10 de
abril de 2025 e foi conclu´ıdo em 24
de abril de 2025, com atividades con-
duzidas das 10h `as 12h em ambos os
dias. Relat´orio T´ecnico apresentado
`a disciplina de F´ısica Experimental
IV como requisito para obten¸c˜ao de
nota.
Orientador: Manass´es Almeida Go-
mes
Turma: 03
CRUZ DAS ALMAS - BA
Lista de Figuras
Lista de Tabelas
Relat´orio T´ecnico 7
1 Introdu¸c˜ao
Utilizando o modelo de raios luminosos, ´e poss´ıvel analisar dois dos principais fenˆomenos da propaga¸c˜ao da luz: a reflex˜ao e a refra¸c˜ao. Quando uma onda luminosa incide sobre uma superf´ıcie lisa que separa dois meios transparentes, como ar e vidro ou ´agua e vidro, parte da luz ´e refletida, enquanto outra parte ´e refratada (transmitida) para o segundo meio [1]. Conforme ilustrado na Figura 1, um exemplo cotidiano desse fenˆomeno ocorre quando uma pessoa, do lado de fora de um restaurante, observa o interior atrav´es de uma janela de vidro: ela enxerga tanto o reflexo de objetos da rua quanto a imagem do ambiente interno, devido `a luz refratada. Simultaneamente, algu´em dentro do estabelecimento pode ver o exterior, pois a luz atravessa o vidro por refra¸c˜ao [2].
Figura 1: Ondas planas refletidas e refratadas atrav´es de uma janela [2].
Na Figura 1, as ondas planas podem ser representadas por feixes luminosos compostos de m´ultiplos raios, como ilustrado na Figura 2. Para maior simplicidade, costuma-se representar cada feixe por um ´unico raio, conforme exemplificado na Figura 3. Essa abordagem de representa¸c˜ao das ondas luminosas atrav´es de raios constitui o fundamento da ´optica geom´etrica [2]. Inicia-se o estudo analisando o comportamento de um raio individual. As dire¸c˜oes dos raios incidente, refletido e refratado (transmitido) s˜ao descritas em rela¸c˜ao aos ˆangulos que esses raios formam com a reta normal (perpendicular) `a superf´ıcie no ponto de incidˆencia, como demonstrado na Figura 3. Essa an´alise considera a interface lisa entre dois meios transparentes [2].
Figura 2: As ondas no ar e no vidro ex- ternos representadas por raios [2].
Figura 3: A representa¸c˜ao simplificada para mostrar apenas um conjunto de raios [2].
Relat´orio T´ecnico 8
O ´ındice de refra¸c˜ao (ou ´ındice refrativo) de um material, representado pela letra n, ´e uma grandeza essencial no estudo da ´optica geom´etrica:
n =
c v
Onde c representa a velocidade da luz no v´acuo e v a velocidade da luz em um de- terminado material. A luz sempre se propaga mais lentamente em materiais do que no v´acuo; por isso, o ´ındice de refra¸c˜ao n de qualquer meio material ´e sempre maior que
- No v´acuo, n = 1. Como n ´e definido como a raz˜ao entre duas velocidades, ele ´e um n´umero adimensional, ou seja, n˜ao possui unidades [2]. Os estudos experimentais sobre os fenˆomenos de reflex˜ao e refra¸c˜ao em interfaces lisas entre meios ´opticos distintos permitiram estabelecer as seguintes leis fundamentais, conforme ilustrado na Figura 4:
Figura 4: Leis da reflex˜ao e da re- fra¸c˜ao [2].
Os raios incidente, refletido e refratado, assim como a normal `a superf´ıcie no ponto de in- cidˆencia, est˜ao todos contidos em um mesmo plano. Esse plano, conhecido como plano de in- cidˆencia, ´e perpendicular ao plano da interface entre os dois meios [2]. O ˆangulo de reflex˜ao θr ´e sempre igual ao ˆangulo de incidˆencia θa , independentemente do compri- mento de onda da luz ou dos materiais envolvidos [2]:
θr = θa (2)
Essa rela¸c˜ao, juntamente com o fato de que os raios incidente e refletido, assim como a normal a superf´ıcie, est˜ao contidos em um mesmo plano, corresponde ao que se conhece como a lei da reflex˜ao [1]. Para uma luz monocrom´atica e um par espec´ıfico de materiais, a e b, localizados em lados opostos da interface, a raz˜ao entre os senos dos ˆangulos de incidˆencia θa e de refra¸c˜ao θb, ambos medidos em rela¸c˜aoa normal `a superf´ıcie, ´e igual ao inverso da raz˜ao entre os ´ındices de refra¸c˜ao desses materiais [2]:
sen θa sen θb
nb na Ou,
na sen θa = nb sen θb (3) Esse resultado, considerando que os raios incidente e refratado, junto com a normal a superf´ıcie no ponto de incidˆencia, est˜ao no mesmo plano, ´e conhecido como a lei da refra¸c˜ao, ou lei de Snell [1]. Reflex˜ao e refra¸c˜ao podem ser divididos em trˆes casos. Na Figura 5 o material b possui um ´ındice de refra¸c˜ao maior que o material a. Na Figura 6 o material b possui um ´ındice de refra¸c˜ao menor que o material a. J´a na Figura 7 o raio luminoso incidente ´e normala interface entre os materiais [2].
Relat´orio T´ecnico 10
Figura 8: Um raio de luz sofre reflex˜ao in- terna total na superf´ıcie ar-´agua [1].
Figura 9: Reflex˜ao interna total [2].
Essa situa¸c˜ao, conhecida como reflex˜ao interna total, ocorre apenas quando um raio proveniente de um material a incide sobre a superf´ıcie que o separa de um segundo material b, cujo ´ındice de refra¸c˜ao ´e menor que o do primeiro, ou seja, nb < na [2]. E poss´´ ıvel determinar o ˆangulo cr´ıtico entre dois materiais espec´ıficos, a e b, atribuindo θb = 90◦^ (o que implica sen θb = 1) na lei de Snell. Com isso, obt´em-se:
sen θcr´ıt =
nb na
onde na ´e o ´ındice de refra¸c˜ao do material a e nb ´e o ´ındice de refra¸c˜ao do material b [2]. Portanto, a reflex˜ao interna total ocorre sempre que o ˆangulo de incidˆencia θa ´e igual ou superior ao ˆangulo cr´ıtico θcr´ıt [1].
Relat´orio T´ecnico 11
2 Objetivos
2.0.1 Objetivo Geral
Escreva aqui
2.0.2 Objetivos Espec´ıficos
- Escreva aqui
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Relat´orio T´ecnico 13
4 Resultados e Discuss˜oes
Relat´orio T´ecnico 14