Física - Reflexão total da luz

Reflexão total da luz

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.