Ficha de apoio ao aluno do material "Refracção"

Ficha de trabalho - simulação “refração”

Disciplina: Física e Química A (11ºAno) Unidade didática: Unidade 2 - Comunicações Objeto de ensino: Transmissão de informação (reflexão, refração, reflexão total)

Ficha de trabalho relativa a simulação 1 que permite estudar os fenómenos de refração e de reflexão total da luz (os meios óticos simulados são o ar e o vidro)

1ª parte ‐ do Ar para o Vidro 2ª parte ‐ do Vidro para o Ar 3ª parte ‐ não conseguir passar do Vidro para o Ar

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Simulação “refração” de David Harrison (2004) traduzida e adaptada por M. Silva Pinto (2008) para a Casa das Ciências.

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Ficha de trabalho - simulação “refração”

1ª parte - do Ar para o Vidro Questão-problema 1: quando um raio de luz passa do ar (menos refringente) para o vidro (mais refringente) o que acontece à sua direção de propagação?

Para responder à questão-problema explore a simulação, seguindo os passos que se sugerem seguidamente.

1. Identifique a normal à superfície de separação e os raios incidente, refletido e refratado (assinale na figura acima).

2. Defina: a. ângulo de incidência _____________________________________________________ ________________________________________________________________________ b. ângulo de reflexão _______________________________________________________ ________________________________________________________________________ c. ângulo de refração _______________________________________________________ ________________________________________________________________________

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Ficha de trabalho - simulação “refração”

3. Sem alterar o índice de refração do vidro, faça variar o ângulo de incidência, registe na tabela os respetivos ângulos de refração, assim como o quociente entre o ângulo de incidência e o de refração. ângulo de incidência (i)

ângulo de refração (r)

quociente = i / r

4. Compare o ângulo de incidência com o ângulo de refração.

5. Conclua, justificando, se para um certo par de meios, o ângulo de refração é diretamente proporcional ao de incidência?

6. Complete a frase: Quando o feixe passa de um meio menos refringente para um meio mais refringente, o ângulo de refração é ______________ (maior do que o / igual ao / menor do que o) de incidência: o feixe _________________ (aproxima-se / não se afasta nem se aproxima / afasta-se) da normal.

Se o ângulo de incidência for de 0º, a luz refrata-se __________ (e sofre / mas não sofre) desvio.

7. Para o mesmo ângulo de incidência (45º), variar o índice de refração do vidro, do valor mínimo ao valor máximo. Registar o ângulo de refração para o índice de refração do vidro igual a: a. 1,25 __________; b. 1,50 __________; c.1,75 __________.

8. Conclua quanto à maior ou menor diferença entre os índices de refração do ar e do vidro e o desvio do feixe.

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Ficha de trabalho - simulação “refração”

2ª parte - do Vidro para o Ar Questão-problema 2: quando um raio de luz passa do vidro (mais refringente) para o ar (menos refringente) o que acontece à sua direção de propagação?

Para responder à questão problema explore a simulação, seguindo os passos que se sugerem seguidamente.

1. Sem alterar o índice de refração do vidro, faça variar os ângulos de incidência 2 e registe na tabela os respetivos ângulos de refração. ângulo de incidência (i)

ângulo de refração (r)

sin (i)

sin (r)

sin (i) / sin (r)

Utilizar ângulos de incidência inferiores ao ângulo crítico (aconselha‐se valores inferiores a 30º).

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Ficha de trabalho - simulação “refração”

2. Compare o ângulo de incidência com o ângulo de refração.

3. Complete a frase: Quando o feixe passa de um meio mais refringente para um meio menos refringente, o ângulo de refração é ______________ (maior do que o / igual ao / menor do que o) de incidência: o feixe _________________ (aproxima-se / não se afasta nem se aproxima / afasta-se) da normal.

Se o ângulo de incidência for de 0º, a luz refrata-se __________ (e sofre / mas não sofre) desvio.

4. Preveja, justificando, o gráfico que se deveria obter quando se representa o seno do ângulo de refração em função do seno do ângulo de incidência?

5. Qual é o significado do declive da reta de regressão linear obtida a partir desse gráfico?

6. Para o mesmo ângulo de incidência (25º), variar o índice de refração do vidro, do valor mínimo ao valor máximo. Registe o ângulo de refração para os índices de refração do vidro de: a. 1,25 __________; b. 1,50 __________; c.1,75 __________.

7. Conclua quanto à maior ou menor diferença entre os índices de refração do vidro e do ar e o desvio do feixe.

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3ª parte - não conseguir passar do Vidro para o Ar Questão-problema 3: quando um raio de luz incide na superfície de separação do vidro (mais refringente) para o ar (menos refringente) com um ângulo maior do que um certo valor mínimo, o que acontece à sua direção de propagação?

1. Sem alterar o índice de refração do vidro (1,50), aumentar o ângulo de incidência, a partir de 20º, até deixar de existir refração. a. Justifique o nome deste fenómeno: reflexão total.

b. Registe a amplitude do ângulo critico (ângulo mínimo a partir do qual não há refração) _______ 2. Continue a aumentar o ângulo de incidência e tire conclusões.

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Ficha de trabalho - simulação “refração”

3. Varie o índice de refração entre o valor máximo e o mínimo de modo a encontrar o ângulo crítico para valores diferentes do índice de refração do vidro. Complete a tabela. nar / nvidro

índice de refração do vidro (nvidro)

ângulo crítico (c)

sin (c)

4. Escreva uma afirmação que traduza uma relação quantitativa que se deduz da tabela anterior.

5. Complete a frase: Quando a diferença entre os índices de refração dos meios aumenta, o ângulo crítico _______________ (diminui / mantém-se constante / aumenta).

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Ficha de trabalho - simulação “refração”

Abril 2012 Carlos Brás, Carlos Portela, Domingos Costa, Olívia Cunha

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