Semana 1 - Alinhamento e estudo de uma lente simples
Atividade preparatória para a tomada de dados
Partir da condição em que o feixe laser está perfeitamente alinhado com a lente (o feixe cruza o centro da lente e se propaga paralelamente ao eixo ótico do sistema).
Suponha que você desloque verticalmente, de uma distância d, a posição que o feixe laser atinge a lente, mas mantendo-o paralelo ao eixo ótico do sistema. Encontre a posição x em que o feixe atinge o anteparo (em relação à posição em que o atingia quando o feixe passava pelo centro da lente) em função de d e da distância l entre a lente e o anteparo.
- a distancia entre o laser e a lente é importante? Sim/não, por que?
- o trilho (a bancada) tem comprimento total de pouco menos que dois metros. Como vou usar, como (onde) vou posicionar o elementos no trilho?
- DICA: use a propriedade das lentes e faça uma construção geométrica
A lente que será usada no experimento tem fC ≈ 20 cm. É possível, com a medida acima, estimar fC ? Sim/não, como?
Figura 1 - Esquema do problema pre-Lab
Experimento
Estão disponíveis (figura 2):
- um trilho ótico com ajustes de alinhamento,
- lentes diversas (escolham uma convergente com distancia focal apropriada)
- um suporte para a lente, com ajustes de posição (2D) e angulo (2)
- uma fonte laser
- suporte com macaquinho para o laser (com ajustes)
- um anteparo furado e um anteparo para projeção de imagens
Figura 2 - O que vamos usar nessa semana
No final da atividade o arranjo ficará parecido com o mostrado na figura 3.
Figura 3 - Arranjo montado (situação em UMA das etapas da medida)
Checagem do arranjo experimental
Antes de iniciar a montagem do arranjo experimental (em qualquer experimento) é importante verificar as condições dos equipamentos utilizados para minimizar a chance de problemas nos dados experimentais. Sendo assim:
- Verifique se o trilho ótico está bem nivelado
- Verifique os suportes dos elementos óticos. Qual a referência para fazer a medida na régua colada ao trilho e como os suportes são ajustados
- Verifique se as lentes estão limpas e desengorduradas. Fazer medidas com as lentes sujas é garantia de problemas. Se estiverem sujas, limpe-as. USE APENAS LENÇO DE PAPEL MOLHADO COM ÁLCOOL. Não é necessário retirar a lente do suporte branco.
- Verifique se a fonte lazer está funcionando adequadamente.
Etapas da atividade
- Analise o suporte do laser e o suporte da lente, entendendo qual é o papel de cada parafuso de cada ajuste.
- Ao montar os vários elementos no trilho, preste atenção ao limite dos ajuste que você precisa operar.
- Monte o laser no suporte e posicione ele numa extremidade do trilho. Usando o anteparo furado ajuste a posição do laser (mudando como ele vai ser fixado no suporte, assim como usando os ajuste do suporte) para alinhar o feixe com o trilho (= o feixe sempre deve passar pelo buraco do anteparo, não importa a posição do anteparo ao longo do trilho).
- Monte a lente convergente (sugestão: usar uma com distância focal de 20 cm ou major). Cuidado como você vai montar a lente no suporte! Estude e entenda o que acontece quando você mexe nos ajustes do suporte da lente. Como varia a posição do feixe depois da lente?
- Alinhe a lente para que o feixe passe por ela exatamente no eixo dela (= o feixe não é desviado)
- Mude a posição vertical da fonte laser. Como vai mudar a posição do feixe no anteparo? Faça um gráfico.
Opere com cuidado e "suavemente", para não correr o risco de quebrar o equipamento (se um ajuste é difícil de ser operado, ou está no final do curso útil, ou tem algum outro problema, pare e investigue! e/ou peça a assistência do monitor/professor.
Anote os parâmetros geométricos das lentes
utilizadas: raios de curvatura, espessura, diâmetro, etc. Estas medidas
serão importantes para determinar o índice de refração do material
utilizado para fabricação das lentes.
Não se esqueça de submeter os seus resultados à página da disciplina para comparação com os resultados de outros grupos.
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Figura 4. Os suportes para a lente a para o laser