Refração da Luz

A refração da luz é um fenómeno que ocorre quando a luz passa de um meio ótico para outro, onde a velocidade de propagação é diferente, e normalmente sofre mudança de direção.

 

- O raio refratado aproxima-se da normal quando a velocidade no segundo meio (N2) é inferior à velocidade no primeiro meio (N1), ou seja se a velocidade no segundo meio (N2) for superior à do primeiro meio (N1) o raio refratado afasta-se da normal.

 

- Não há mudança de direção quando o ângulo de incidência é de 0º, ou seja, quando o raio incide perpendicularmente à superfície de separação dos meios.

 

Também pode ocorrer com a refração, reflexão na superfície de separação dos meios.

Experiências 24 e 25 (2000 e 2100 visualizações)

 FORMAÇÃO DE IMAGENS EM ESPELHOS 

Planos

Material:
- Placa de vidro;       - Folha de papel;
- Régua;                   - Ecrã (cartão branco);
- Plasticina;              - 2 lamparina iguais.
- Lápis;

Procedimento:
1- Colocar a placa de vidro no meio de uma folha de papel e prendê-la com plasticina;
2- Com lápis, traçar uma linha na zona onde a placa de vidro toca na folha;
3- Colocar uma lamparina à frente do vidro, marcar a sua posição no papel e acendê-la;4- Colocar o ecrã na parte de trás do vidro, aproxima-lo e afasta-lo, procurando projetar a imagem da lamparina;
5- Colocar a outra lamparina apagada na parte de trás do vidro, na zona onde parece estar a imagem da primeira lamparina, e marcar também a posição dessa lamparina;
6- Medir as distâncias da lamparina e da sua imagem à placa de vidro.

Conclusões:
- Qual é a relação entre as distâncias da lamparina a da sua imagem à placa de vidro?
- Qual é a relação entre o tamanho da lamparina e da sua imagem?

Esféricos

Material:
- Colher de sopa em inox brilhante.

Procedimento:
1- Pegar na colher com a parte de fora virada para ti e observar um dedo da tua mão ou um objeto igualmente pequeno;
2- Afastar e aproximar a colher do teu dedo ou do objeto;
3- Repetir os passos 1 e 2, mas agora com a parte de dentro da colher virada para ti.
 
Conclusões:

- Que tipo de espelho constitui a parte de fora da colher?
- Que tipo de espelho constitui a parte de dentro da colher?

Formação de imagens em espelhos planos e esféricos

Os espelhos são superfícies polidas que refletem regularmente a luz e permitem obter imagens nítidas dos objetos. Existem espelhos planos e esféricos (côncavos e convexos).

 ESPELHOS PLANOS 
As imagens obtidas em espelhos planos têm as seguintes características:
- são direitas e do mesmo tamanho que o objeto;
- estão à mesma distância do espelho que o objeto;
- são virtuais, pois não se conseguem projetar num alvo;
- são lateralmente invertidas (simétricas), ou seja, a parte esquerda da imagem corresponde à parte direita do objeto.

 ESPELHOS ESFÉRICOS 
Os espelhos esféricos podem ser côncavos ou convexos.

CÔNCAVOS:

Nos espelhos côncavos, os raios incidentes paralelo ao eixo principal quando são refletidos convergem para um ponto, que se designa foco principal do espelho. É um foco real porque a interseção dos raios refletidos acontece à frente do espelho.

Características da imagem:

• se estiver longe:
- real, invertida e menor do que o objeto.

• se estiver a uma distância média:
- real, invertida e maior do que o objeto.

• se estiver perto;
- virtual, direita e maior do que o objeto.

CONVEXOS:

Nos espelhos convexos, os raios incidentes paralelo ao eixo principal quando são refletidos divergem. Os prolongamento dos raios refletidos encontram-se num ponto designado por foco principal do espelho. É um foco virtual porque forma-se no prolongamento dos raios refletidos, para trás do espelho.

Características da imagem:

- virtual;

- direita;

- menor do que o objeto.

Reflexão da Luz e Leis da Reflexão da Luz

A reflexão da luz é a mudança de direção ou de sentido que ocorre quando os raios luminosos incidem em certas superfícies, continuando a luz a propagar-se no mesmo meio (meio ótico).

Há dois tipos de reflexão:

Reflexão regular ou reflexão: quando a reflexão ocorre numa superfície polida (os raios são desviados paralelamente e na mesma direção).

Reflexão difusa ou difusaõ da luz: quando a reflexão ocorre numa superfície rugosa (os raios são desviados em direções diferentes).

Leis da reflexão da luz:
- o raio incidente, o raio refletido e a normal estão no mesmo plano;
- os ãngulos de incidência e de reflexão são iguais (têm a mesma amplitude).

Raio incidente ( ri ) - raio luminoso que incide sobre a superfície.
Raio Refletido ( rr ) - raio luminosos que é refletido pela superfície.
Normal (n) - linha imaginária que é perpendicular à superfície no ponto de incidência.
Ângulo de incidência ( Î ) - ângulo definido pela normal e pelo raio incidente.
Ângulo de reflexão ( r com ^ ) - ângulo definido pela normal e pelo raio refletido.

Quando o raio incide perpendicularmente à superfície (ãngulo de incidência de 0º), o raio refletido tem a mesma direção do raio incidente, havendo apenas mudança de sentido.

Luz

A luz é uma onda eletromagnética (pois não necessita de um meio material para se propagar) e transversal (pois a direção da perturbação é perpendicular à direção da propagação da onda). A luz propaga-se em linha reta e radialmente em todas as direções.

Classificação dos feixes luminosos quanto ao modo de propagação:

Convergente: o feixe de luz converge num ponto;
Divergente: o feixe de luz diverge a partir de um ponto;
Paralelo: o feixe de luz propaga-se sempre com os raios paralelos entre si.

Classificação dos materiais quanto ao modo como são atravessados pela luz:



Opaco: não se deixa atravessar pela luz;









Translúcido: deixa-se atravessar parcialmente pela luz;







Transparente: deixa-se atravessar completamente pela luz.




Corpos luminosos e iluminados:
Fontes naturais de luz: sol e outras estrelas.
Fontes artificiais de luz: lâmpadas e velas acesas.

Corpos luminoso (corpos que produzem ou têm luz própria): Sol, outras estrelas, lâmpadas e velas acesas.
Corpos iluminados ou não-luminosos (corpos que não possuem luz própria mas refletem ou transmitem a luz que recebem de um corpo luminoso): outros objetos.

 TRIÂNGULO DE VISÃO 
Para se ver um objeto é necessário um objeto (corpo iluminado), uma fonte luminosa que ilumine o objeto e um detetor de luz (ex: olhos de uma pessoa).
O triãngulo de visão consiste na iluminção do objeto através de uma fonte luminosa e na refleção dessa luz em várias direções, podendo chegar ao observadorpois reflete a luz em várias direções, podendo chegar ao observador.

Audição

 ESPECTRO SONORO 
O espectro sonoro é o conjunto de todas as frequências possíveis para ondas sonoras. Estas frequências classificam-se em infra-sons (f < 20 Hz), som audível (20 Hz < f < 20 000 Hz) e ultra-sons (f > 20 000 Hz). Apesar de o ser humano apenas ouvir entre os 20 Hz e os 20 000 Hz, há animais que ouvem ultra-sons (morcegos, golfinhos, cães, gatos).

 NÍVEL SONORO 

O ouvido humano não consegue destinguir sons de intensidade próximas ou mais fracos. Para isso estabeleceu-se uma escala comparativa para avaliar a intensidade dos sons. A unidade da escala é o decibel (dB) e o aparelho é o sonómetro.



 



Sonómetro





 AUDIOGRAMAS

Os audiogramas são gráficos onde se representa o limiar da audibilidade em função da frequência e do nível de intensidade sonora.

Através da análise de um audiograma conclui-se que:

- se a frequência é pequena, a intensidade tem de ser grande;

- se a frequência é grande. a intensidade pode ser pequena.

A partir dos 130 dB o som provoca uma sensação dolorosa.

 

 SURDEZ 

A surdez tem diversas origens como exposição a sons de intensidade muito elevada, a malformações ou a infeções permanentes.

Pode acontecer devido aos ossículos do ouvido se colarem ao ouvido interno e assim deixam de virbrar eficazmente e não ocorre uma boa transmissão da onda sonora; devido à obstrução de canais devido à cera o que origina perda de audição.

Experiências 22 e 23 (1800 e 1900 visualizações)

 Fenómenos do Som 

 Refração de um som através de um balão 

Material:
- Balão de borracha;
- Relógio despertador.

Procedimento:
1- Encher o balão de borracha com ar expirado por ti;
2- Colocar o relógio despertador em cima de uma mesa, afastar ligeiramente o balão e encostar o teu ouvido ao balão;
3- Afastar-se lentamente do balão.

Conclusões:
- Ouviste melhor o som do relógio despertador com o ouvido encostado ao balão ou num ponto mais afastado?
- Qual é a diferença entre o ar que está dentro e o ar que está fora do balão?
- Poderá o som ter sofrido refração ao passar através do balão?

 Absorção do som 

Material:
- Relógio;
- Tampa de panela;
- Mosaico;
- Pedaços de alcatifa, corticite e esferovite.

Procedimento:
1- Colocar o relógio em cima de uma mesa e tentar ouvir o mecanismo a funcionar;
2- Aproximar a tampa de panela do teu ouvido, inclinado-a de modo a ouvires o som refletido;
3- Repetir várias vezes procedimento anterior utilizando um mosaico, um pedaço de alcatifa, corticite e esfeovite.

Conclusões:
- Com que materiais se ouve melhor o som refletido?
- Em que materiais ocorre maior absorção?

Fenómenos do Som

 REFLEXÃO DO SOM 

A reflexão é um fenómeno do som que ocorre quando a onda é obrigada a mudar de direção, ao encontrar um obstáculo (superfície refletora - lisa, polida ou dura). Para se distinguir o som refletido do original é necessário um intervalo de tempo de 0,1 segundos.

Existem dois tipos de reflexão:

Eco: consiste em ouvir a repetição de um som que foi produzido instantes antes, a uma distância mínima de 17 metros da superfície refletora;

Reverberação: consiste em ouvir uma sensação de prolongamento do som original que parecem durar mais tempo no ouvido do que seria normal e não se consegue distinguir o som original do som refletido. Este fenómeno acontece quando a distância até à superfície refletora é inferior a 17 metros.

 REFRAÇÃO DO SOM 

A refração é um fenómeno do som que ocorre quando a velocidade de propagação da onda sofre alterações, ou seja, quando muda de meio.
Um exemplo deste fenómeno é quando um som produzido numa sala fechada chega à sala do lado. O som que se propaga no ar ao encontrar a parede sofre refração (aumenta a velocidade) e chega à sala do lado. No interior da parede o som sofre reflexão e absorção, ou seja, a intensidade do dom que chega à outra sala é menor.

 RESSONÂNCIA 

A ressonância é um fenómeno do som que ocorre quando a frequência natural de vibração de um corpo é igual ou múltipla da frequência de vibração da onda sonora, ou seja, o som é ampliado.




A caixa de ressonãncia da guitarra (que faz com que o som que as cordas produzem seja ampliado) é um exemplo deste fenómeno do som.

 ABSORÇÃO 
A absorção é um fenómeno do som onde grande parte da energia da onda sonora é absorvida por materiais isolantes como a cortiça, a esferovite, a lã e as fibras, ou seja, o som refletido é muito fraco.

A mobília desta sala absorve a energia da onda sonora pois tem espumas, fibras de vidro, tapetes, tecidos, etc.

 DIFRAÇÃO 

A difração é um fenómeno do som que está relacionado com a capacidade que o som tem de contornar obstáculos. Um exemplo deste fenómeno é quando se ouve sons que vêm de trás de um muro.