Escola do Ensino Básico do 2º e 3º Ciclos Professor Galopim de Carvalho
Ciências Físico-Químicas
Relatório elaborado por: Ricardo Pinto – Nº 17 – 9º A
Professora: Francisca Lacerda
Ano Letivo: 2012/2013
O objetivo desta atividade experimental é conceber uma lâmpada de gelo com um LED, utilizando os conhecimentos adquiridos sobre circuitos elétricos e eletrónicos, e observar a refração e as múltiplas reflexões internas da luz.
A reflexão e a refração da luz A reflexão da luz é um dos fenómenos mais comuns envolvendo a propagação da luz. A reflexão ocorre quando a luz incide sobre a superfície de separação entre dois meios com propriedades distintas. A reflexibilidade é a tendência dos raios de voltarem para o mesmo meio de onde vieram. Quando a luz incide sobre uma superfície separando dois meios, podem ocorrer dois fenómenos distintos: reflexão da luz e refração da luz. Parte da luz volta e propaga-se no mesmo meio no qual a luz incide (a reflexão da luz). A outra parte da luz passa de um meio para o outro propagando-se nesse segundo. A esse último fenómeno (no qual a luz passa de um meio para o outro) dá-se o nome de refração da luz. Os dois fenómenos ocorrem concomitantemente. Pode haver predominância de um fenómeno sobre o outro. O fenómeno que predominará irá depender das condições de incidência e da natureza dos dois meios.
Se a superfície de separação entre os dois meios for plana (por exemplo, superfície de um metal) e polida (uma superfície regular) então a um feixe incidente de raios luminosos paralelos corresponderá um feixe refletido de raios luminosos igualmente paralelos. A reflexão nesse caso será denominada de regular. Se a superfície de separação apresentar rugosidades a reflexão será difusa. A luz será espalhada em todas as direções. Se considerarmos um feixe de raios luminosos incidentes paralelos, os raios refletidos irão tomar as mais diversas direções. A grande maioria dos objetos reflete a luz de uma maneira difusa. Isso permite-nos vê-los de qualquer posição que nos situarmos em relação a eles. Parte da luz é absorvida pelo objeto. Diferentes materiais absorvem a luz de forma diferente e, por isso, vemos objetos das mais variadas cores.
As leis da reflexão Para entendermos as leis que regem o fenómeno da reflexão precisamos introduzir as definições de planos de incidência da reflexão e ângulos de incidência. Quando o raio de luz incidir sobre a superfície de separação entre dois meios, ela o fará num ponto P sobre a superfície. Por um ponto qualquer de uma superfície podemos fazer passar uma reta que fura o plano e que é perpendicular a ele. Só existe uma tal reta (reta N, normal à superfície). O ângulo formado pelo raio (i) incidente e a reta normal (N) é o ângulo de incidência (representado por î).
Para o raio refletido (r) aplica-se uma definição análoga. O ângulo de reflexão (r) é o ângulo formado pelo raio refletido e a reta normal N. O plano formado pelo raio incidente (ou a reta que o contém) e a reta normal, é o plano de incidência. Analogamente, o plano de reflexão é o plano que contém o raio refletido r e a reta normal N.
O fenómeno da reflexão é descrito por duas leis - as leis da reflexão. Tais leis têm uma base empírica. Isto é, elas seguem de inúmeras observações do fenómeno.
Primeira lei O plano de incidência coincide com o plano de reflexão. Dito de outra forma essa lei estabelece que "O raio de incidência, a reta normal e o raio refletido estão no mesmo plano."
Segunda lei O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Na verdade essas duas leis, essencialmente empíricas, podem ser entendidas a partir da natureza corpuscular da luz. De facto, podemos pensar na reflexão como resultado de colisão dos fotões com a superfície de separação entre dois meios. É algo parecido com a colisão de uma bola de ténis (ou outra bola) com uma parede. O fenómeno da colisão da bola com a parede obedece às mesmas leis da reflexão da luz (e vice-versa).
LED O díodo emissor de luz também é conhecido pela sigla em inglês LED (Light Emitting Diode). A sua funcionalidade básica é a emissão de luz em locais e instrumentos onde se torna mais conveniente a sua utilização em vez de uma lâmpada. Especialmente utilizado em produtos de microeletrónica como sinalizador de avisos, também pode ser encontrado em tamanho maior, como em alguns modelos de semáforos. O LED, ao contrário de outras lâmpadas, não aquece.
1 Balão; 1 LED; Fios elétricos; 2 Pilhas de 1,5 V; 1 Suporte para 2 Pilhas; Fita isoladora; Cordel; Água; Congelador; 1 Tabuleiro; Tesoura;
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Ligaram-se os fios aos terminais do LED com fita isoladora. Colocou-se o LED no interior do balão, deixando os fios de fora. Encheu-se o balão com água e fechou-se com um cordel. Colocou-se o balão no congelador. Retirou-se o balão, depois de congelado. Removeu-se a borracha do balão para que o gelo ficasse de fora. Colocaram-se as pilhas no respetivo suporte.
Pude observar que a luz emitida pelo LED espalhou-se no interior da bola de gelo. Parte dela saiu da bola de gelo, (fenómeno da refração da luz, na passagem do gelo para o ar). A outra parte da luz, ao incidir na camada externa da bola de gelo, não conseguiu sair, refletindo-se nesta camada e voltando para o interior. Este fenómeno ocorreu várias vezes (múltiplas reflexões internas). Assim a luz concentrou-se no interior da lâmpada de gelo, potenciando o efeito luminoso. Este comportamento da luz é idêntico ao que ocorre numa fibra ótica. Pude também observar que o LED não aquece, uma vez que o gelo não derreteu.
Posso assim concluir que a luz reflete (a reflexão ocorre quando a luz incide sobre a superfície de separação entre dois meios com propriedades distintas) e refrata-se na passagem de um meio para o outro. Por outro lado também posso concluir que o LED não aquece. Não tenho nenhuma crítica a apontar a esta atividade experimental!
http://rbe.min-edu.pt/np4/file/323/modulo_I1.pdf http://diariodo8a.blogspot.pt/p/actividades-experimental.html http://efisica.if.usp.br/otica/basico/reflexao/leis/ http://efisica.if.usp.br/otica/basico/reflexao/intro/