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