Guião de Exploração do material Refracção

Guião de exploração da simulação “Refração” ‐ David Harrison (2004)

Guião de exploração da simulação “Refração” de David Harrison (2004) Tradução de adaptação M. Silva Pinto (2008) para a Casa das Ciências Download da simulação: Português; Inglês

Resumo Questões‐problema Passar do ar para o vidro Passar do vidro para o ar Não conseguir passar do vidro para o ar: reflexão total

Resumo Proposta de exploração didática de uma simulação que permite estudar os fenómenos de refracção e de reflexão total da luz. Os meios óticos simulados são o ar e o vidro.

Pode variar‐se o valor do ângulo de incidência, o índice de refracção do meio mais refringente (vidro) e o sentido de propagação da luz (do ar para o vidro ou do vidro para o ar).

Questões-problema O que sucede à luz quando muda de meio de propagação?

Será que a luz ao incidir na superfície de separação de dois meios transparentes é sempre parcialmente refratada?

1

Guião de exploração da simulação “Refração” ‐ David Harrison (2004)

Passar do ar para o vidro Quando um raio de luz passa do ar (menos refringente) para o vidro (mais refringente) o que acontece à sua direção de propagação?

●

Associar o termo refringência de um meio ao respetivo índice de refração: maior índice de refração significa um meio mais refringente. ● Identificar os raios: incidente, refletido e refratado. ● Explicitar o significado de ângulo de incidência e de ângulo de refração. ● Sem alterar o índice de refração do vidro, comparar o ângulo de incidência com o ângulo de refração: ○ para vários ângulos de incidência registar os respetivos ângulos de refração.

Objetivo 1: verificar que quando a luz passa para um meio mais refringente o ângulo de refração é sempre inferior ao de incidência - o feixe aproxima-se da normal.

● 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: 1,25; 1,50 e 1,75.

Objetivo 2: verificar que quanto maior a diferença entre os índices de refração maior é o desvio do feixe.

2

Guião de exploração da simulação “Refração” ‐ David Harrison (2004)

Passar do vidro para o ar Quando um raio de luz passa do vidro (mais refringente) para o ar (menos refringente) o que acontece à sua direção de propagação?

●

Sem alterar o índice de refração do vidro, comparar o ângulo de incidência com o ângulo de refração. 1 Para vários ângulos de incidência registar os respetivos ângulos de refração.

Objetivo 3: verificar que quando a luz passa para um meio menos refringente o ângulo de refração é sempre superior ao de incidência - o feixe afasta-se da normal.

● Para o mesmo ângulo de incidência (30º), 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: ○ 1,25; ○ 1,50; ○ 1,75.

Objetivo 4: verificar que quanto maior a diferença entre os índices de refração maior é o desvio do feixe.

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

3

Guião de exploração da simulação “Refração” ‐ David Harrison (2004)

Não conseguir passar do vidro para o ar: reflexão total 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?

●

Sem alterar o índice de refração do vidro (1,50), aumentar o ângulo de incidência, a partir de 20º, até deixar de existir refração: ○ registar o ângulo crítico (valor mínimo do ângulo a partir do qual não há refração). ○ continuar a aumentar o ângulo de incidência e verificar que continua a existir reflexão total.

Se aumentarmos o índice de refração do vidro o que acontece ao valor do ângulo crítico? ●

Encontrar o ângulo crítico para valores diferentes do índice de refração do vidro: ○ variar o índice de refração do valor máximo para o mínimo. ○ registar numa tabela os valores do índice de refração do vidro e os respetivos ângulos críticos.

Objetivo 5: verificar que quanto maior a diferença entre os índices de refração dos meios, menor o ângulo crítico.

4

Guião de exploração da simulação “Refração” ‐ David Harrison (2004)

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

Licença Creative Commons by‐sa 3.0 (Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported ‐ sem utilização comercial) Documento elaborado com o Google Docs

5