Prisma de Água

Áreas do conhecimento ligadas ao experimento

• Óptica;

• Ondulatória.

Princípios físicos ligados ao experimento

• Reflexão da luz;

• Dispersão da luz;

• Refração da luz.

Princípios correlatos ao experimento

• Propagação retilínea da luz;

• Projeção da luz.

Descrição do experimento

O Prisma de Água é um experimento que funciona a partir de três princípios importantes associados à óptica geométrica: reflexão, refração e dispersão.

Por intermédio de um espelho plano, apoiado sobre um tripé, direciona-se um facho de luz proveniente do Sol (reflexão) sobre uma das faces do prisma. Ali, o feixe de luz incidente sofre a primeira refração e passa para o interior do prisma. Como a luz do Sol é policromática, haverá, na primeira face do prisma, o fenômeno da dispersão da luz (separação das cores). Depois, seguindo em linha reta (propagação retilínea da luz) o feixe de luz consegue atingir a segunda face do prisma, sofrendo, agora, a sua segunda refração. Em seguida, o feixe de luz, já separado nas sete cores do espectro, abandona o prisma e é projetado na tela circular posicionada ao fundo, produzindo o fenômeno do arco-íris.

Conceitos importantes!

Antes de falarmos sobre o fenômeno da separação da luz policromática (proveniente do Sol) nas cores do espectro visível, é importante lembrarmos de alguns conceitos ligados à Óptica.

Reflexão da luz

Quando um feixe de luz incide sobre uma determinada superfície (S) e retorna ao meio de origem, diz-se que ocorreu a reflexão da luz. Caso a superfície refletora seja perfeitamente polida (espelho), o retorno do feixe de luz ocorre de forma regular, e a reflexão é chamada de especular. Se a superfície for irregular (com saliências e reentrâncias) o retorno do feixe de luz se dá de forma irregular, e a reflexão é chamada de difusa.

Refração da luz

Quando um feixe de luz incide sobre uma superfície (S) que separa dois meios e parte dessa luz passa para o outro meio, diz-se que ocorreu a refração da luz; e, nessa passagem, ocorre variação na velocidade do raio de luz. Vale lembrar que: quando o raio de luz passa do meio menos refringente (menor resistência à propagação da luz) para o meio mais refringente (maior resistência), o módulo de sua velocidade diminui. Se a incidência da luz não for normal, a luz refratada irá se aproximar da normal (N) no ponto de incidência.

O espalhamento da luz

“... Eu vi que a luz, na extremidade de uma das bordas da imagem, sofria refração de maior magnitude do que na outra extremidade. Assim, a verdadeira explicação não podia ser outra senão a da existência de raios de luz diferentemente refratados, os quais eram, de acordo com seus graus de refração, transmitidos a diferentes partes da parede”.

Este texto foi escrito pelo próprio Isaac Newton à época em que fez os seus estudos sobre a dispersão da luz. Por isso, Isaac Newton também é conhecido como o garimpeiro da luz – em referência ao trabalhador que, pacientemente, separa as pedras preciosas do cascalho. Para tanto, Newton se utilizou de um prisma óptico, que é um meio transparente composto por duas faces planas não paralelas, que separa em sete cores a luz branca (policromática) proveniente do Sol.

Nota:

Nem sempre a projeção do arco-íris se dá apenas depois de duas refrações consecutivas. Às vezes, dependendo do ângulo de incidência do feixe de luz, podem ocorrer até duas refrações e uma reflexão interna, também conhecida como reflexão total.

Outros sistemas onde esses princípios ocorrem

Os prismas ópticos são utilizados em vários tipos de instrumentos ópticos, tais como: lunetas, microscópios, telescópios, periscópios (usados em submarinos, por exemplo) etc.

Perguntas frequentes:

1) O que vem a ser a reflexão total?

Resposta: A reflexão total ocorre quando o ângulo de incidência do feixe de luz sobre uma superfície (S) consegue ultrapassar o ângulo limite [ângulo máximo de incidência para o qual ainda ocorre a refração (L). Vale lembrar que o ângulo limite de incidência ou refração ocorre sempre no meio mais refringente.

2) O que são prismas de reflexão total?

Resposta: São prismas que conseguem alterar a direção de propagação da luz ou corrigir imagens, fazendo com que a luz sofra uma ou mais reflexões totais internas.

3) O que são os “Prismas de Amici”?

Resposta: São prismas que desviam a luz em 90º (uma reflexão total). Esses prismas são usados normalmente em periscópios.

4) O que vem a ser o espectro visível?

Resposta: É a área do espectro eletromagnético (distribuição das radiações eletromagnéticas em função do comprimento de onda) que abrange uma pequena faixa (de cores) capaz de ser captada pela vista humana.

Glossário

Luz policromática: Luz que possui várias cores ou várias radiações com diferentes comprimentos de onda.

Links:

http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialfoI/pagina_4.asp

http://www1.fis.uc.pt/museu/100.HTM

http://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio/refracao/refracao.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/Refra%C3%A7%C3%A3o

http://educar.sc.usp.br/otica/reflexao.htm

Créditos

Reflexão:

http://www.mundocor.com.br/produtos/images/pigmentos_efeito3.jpg

Refração: