Estou aqui para colocar o primeiro experimento do blog. É um experimento simples, rústico, que já realizei em sala de aula. Apresenta resultados imprecisos, mas é bem didático e acho eficiente para o uso com os alunos.

O objetivo do experimento é o cálculo do índice de refração da água. O material necessário para se realizar o experimento é apresentado a seguir:

– Pedaço de madeira em forma de quadrado, com aproximadamente 12 cm de lado.

– Vasilhame que caiba o pedaço de madeira, de preferência retangular.

– Prego.

– Régua.

– Algum instrumento para riscar ou marcar a madeira.

Bem, o tamanho do pedaço de madeira é arbitrário, mas creio que um tamanho de 12 cm não é muito grande nem muito pequeno. Primeiro, devemos fazer uma circunferência perfeita, de raio aproximado de 10 cm (novamente lembrando que este tamanho é arbitrário), no centro do quadrado de madeira, desenhando dois eixos que se cruzam no centro da circunferência, e paralelos aos lados do quadrado. Em seguida, preencher com água o vasilhame até uma altura igual ao raio da circunferêcia. Esse esquema é mostrado na figura abaixo:

Figura 1

É isto que você deve obter ao realizar os procedimentos acima. Agora vamos ao experimento em si. Para continuar, colocamos o prego em algum ponto da parte de baixo da circunferência e mergulhamos exatamente a metade de baixo da circunferência na água do vasilhame. As figuras seguintes mostram isso:

Figura 2

Figura 3

A Figura 2 mostra o quadrado dentro do vasilhame, e a Figura 3 mostra o esquema do experimento visto de frente. É importante lembrar que o nível de água deve estar o mais próximo do diâmetro horizontal da circunferência.

Para uma pessoa enxergar o prego de cima do vasilhame, deve sair um raio de luz do prego, passar pela água, depois pelo ar até chegar ao olho do observador, como é mostrado na Figura 3. O observador deve fazer uma marcação na parte de cima da circunferência no ponto exato onde ele deixa de enxergar o prego, obstruindo a visão com o marcador da madeira (um lápis por exemplo). Dessa forma, tem-se dois triângulos retângulos imaginários, um de lado L e hipotenusa R e o outro de lado L’ e hipotenusa R. A partir das medidas de L e L’ o índice de refração pode ser encontrado.

A dedução é apresentada abaixo:


Figura 4

Os ângulos i e r são respectivamente os ângulos de incidência e de refração.

A partir dos dois triângulos, algumas relações trigonométricas podem ser deduzidas:

Usando a Lei de Snell: (Índice de refração do ar: n1 = 1. Índice de refração da água: n2)

Usando as relações trigonométricas:

Esse resultado mostra que o cálculo do índice de refração não depende do tamanho do raio da circunferência.

Com isso, basta medirmos com o auxílio de uma régua os valores das distâncias L e L1 para encontrarmos o índice de refração da água, que tem o valor aproximado de 1,33, com a água à temperatura ambiente, de 20°C. Uma dica importante é tentar observar o prego por um ângulo bem inclinado.

Até o próximo experimento.