Física
Reflexão total da luz
Paulo Augusto Bisquolo*
Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação
Tema
Estudar a reflexão total da luz.
Ponto de partida
Leitura do texto
Reflexão total que se encontra no site
Educação do UOL.
Objetivos
Apresentar o fenômeno da reflexão total, as condições para a sua ocorrência e demonstrá-lo através de uma experiência simples.
Estratégias
Faça uma breve introdução sobre o fenômeno da refração enfatizando que, durante esse fenômeno, parte do raio que incide na superfície que separa os meios transparentes e diferentes é refletido.
Apresente o ângulo limite de refração. Para tal, mostre o caso em que isso ocorre, que é quando o raio de luz vai do meio de menor índice de refração para o meio de maior índice de refração.
Para o entendimento do ângulo limite de refração, faça três esquemas mostrando os dois meios transparentes e o raio incidente indo do meio menos refringente para o meio mais refringente.
Comece com o raio incidente acontecendo perpendicularmente a superfície que separa os dois meios, depois faça outro com o raio incidindo obliquamente e, por último, o caso que mostra o ângulo limite de refração.
Agora use o mesmo procedimento anterior fazendo o raio de luz incidir do meio de maior índice de refração para o meio de menor índice de refração, ou seja, faça o raio de luz vir do meio 2 para o meio 1.
Com isso, mostre para os alunos o ângulo limite de incidência. Esclareça também que para o mesmo par de meios, os ângulos limite de incidência e refração são iguais.
Agora pergunte aos alunos o que ocorrerá se fizermos o raio incidente incidir com um ângulo maior que o ângulo limite de incidência. Normalmente, eles respondem de forma correta, dizendo que o raio de luz irá só refletir. A partir daí fica fácil demonstrar o fenômeno da reflexão total. Faça um esquema mostrando esse fenômeno.
Enfatize para os alunos o fato que a reflexão total só ocorre quando o raio incidente vem do meio de maior índice de refração e com um ângulo de incidência maior que o ângulo limite.
Defina essas condições como necessárias para a ocorrência do fenômeno da reflexão total.
Determine o ângulo limite usando a Lei de Snell e Descartes. Por exemplo, se você for usar o caso do ângulo limite de incidência, observe que o ângulo de refração vale noventa graus.
Atividades
Como atividade, utilize uma demonstração com o mesmo material usado na experiência para determinar o índice de refração da água.
1) Faça o feixe do laser incidir obliquamente pela face curva da cuba de refração. Você terá uma situação em que o raio de luz irá do meio de maior índice de refração, que no caso será a água, para o meio de menor índice de refração. Observe que o raio refratado irá se afastar da reta normal.
2) Aumente o ângulo de incidência do feixe de laser até obter o ângulo limite de incidência. Anote o valor desse ângulo.
3) Incida o feixe de laser com um ângulo maior que o ângulo limite e observe o fenômeno da reflexão total.
Sugestões
Este plano de aula tem duas partes, uma teórica e outra experimental. Para a parte teórica resolva alguns exercícios e peça para os alunos fazerem o mesmo.
Este assunto deve ser desenvolvido em pelo menos duas aulas de 50 minutos, que é o tempo suficiente para dar conta das duas partes.
Quando se obtiver experimentalmente o ângulo limite de incidência para esses dois meios, obtenha o mesmo teoricamente para os dois meios através da lei de Snell e Descartes. Compare os resultados.
Como exemplos práticos do fenômeno da reflexão total, explique a miragem e o funcionamento das fibras ópticas. Esses fenômenos são citados no texto sugerido como ponto de partida.
* Paulo Augusto Bisquolo é professor de física do colégio COC-Santos (SP).
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