• O que é o fenômeno de refração.

• Como relacionar o ângulo de incidência e o de ângulo de refração ao índice de refração dos meios.

• Como calcular  o índice de refração.

• Propagação da luz num meio homogêneo.
• Reflexão da luz. 
• Compreensão básica da natureza física e comportamental da luz.

Nesta aula será discutido a refração da luz, com demonstrações do fenômeno, realização de um experimento virtual para verificar a Refração e será discutido como se pode determinar índice de refração.

1. Observando a Refração

Nesta primeira atividade iremos apenas constatar que a luz ao mudar de meio muda a direção de propagação, realizando duas demonstrações simples. 

a) Para observar a refração, fenômeno esse que  ocorre apenas quando a luz muda de meio, o professor pode mostrar aos alunos como ele acontece, colocando um lápis dentro de um copo com água, como mostrado na figura 1.

Figura 1. O Lápis aparece quebrado devido o fenômeno de refração, imagem obtida do endereço: http://lh4.ggpht.com/_66iyecPlL7E/TL9RVyPRWTI/AAAAAAAAAvI/08BEzMB69zg/image10.png

b) Peça aos alunos que observem o efeito de quebra do lápis provocado ao colocá-lo dentro d´água . O professor deve ressaltar que o lápis parece estar quebrado devido a refração da luz que provém do lápis, quando esta passa da água  para o ar, meio de menor refringência que a água. 
 

c) Agora vamos fazer uma  moeda desaparecer realizando uma atividade simples que é indicada no recurso apresentado no item d)  a seguir. O professor pode levar para sala uma xícara, uma moeda e água para realizar a seguinte atividade:

• Coloque uma moeda dentro da xícara vazia, colocada sobre a mesa.
• Peça o aluno para que , olhando para a moeda , vá se afastando até que a borda da xícara impeça a visão da moeda.
• O aluno deve continuar parado na posição que se encontra, o professor adiciona água sobre a moeda que está dentro da xícara.
• Peça aos alunos que, em grupo, discutam o que for sendo observado e deem uma explicação para o ocorrido. O professor deve conduzir os alunos a uma explicação. 
  
  Resposta esperada: A medida que se adiciona água no copo a luz proveniente da moeda desvia ao sair da água para o ar. Este desvio, causado pela refração,  permite que o aluno visualize a moeda novamente.

d) Uma atividade semelhante é proposta no recurso a seguir:

Uma moeda que desaparece 

 

2. Explicando a Refração.

Nesta atividade usaremos um recurso onde os valores do ângulo de refração são obtidos quando se varia o ângulo de incidência e os meios onde a luz se propaga. 

a) Apresente a figura a seguir que indica os seguintes raios, o  incidente,  o refletido e  o refratado e os seus respectivos ângulos (o de incidência, o de reflexão e o de refração). Para entender melhor estes raios vá a aula :

http://portaldoprofessor.portaldoaluno.org.br/fichaTecnicaAula.html?aula=27976

Figura 2. Raios:  incidente, refletido e refratado e os respectivos ângulos (de incidência, de reflexão e de refração), imagem obtida do endereço: http://lh6.ggpht.com/_66iyecPlL7E/TL9Rc_Nb0KI/AAAAAAAAAvU/15Xn3OjnUoM/image_thumb1.png

b)  O professor pode exibir o seguinte vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=2-xO32RpYL4.

c) Neste vídeo um raio de luz passa do ar para o acrílico e sofre refração, como pode ser observado.

d) Logo a seguir use o seguinte recurso "Refração" para entender os ângulos de refração e saber como determiná-los. 

Refração 

e) Divida a sala em pequenos grupos , distribua o texto e peça que de posse de cartolina , béquer com água e alfinetes, realizem a atividade.

f)  Após a realização da atividade, cada grupo deverá discutir  quais são as explicações para a refração.  

h ) Após a discussão em grupo, um dos alunos do grupo deverá explicar o fenômeno da refração para os demais grupos.  

i) Use a simulação da Refração a seguir, simulação obtida do endereço: 

 http://www.walter-fendt.de/ph14br/refraction_br.htm

j) Com esta simulação é possível obter os ângulos de refração para diferentes meios.  

K) Realize a simulação e preencha a tabela a seguir para os seguintes meios refringentes,  obtendo o ângulo de refração para cada um dos ângulos de incidência da tabela.

Refração da Luz

Após o preenchimento os alunos deverão responder em grupo os seguintes itens. 

l) veja como os ângulos mudam quando mudam os índices de refração.

m) Qual material tem maior índice de refração?

n) O que se observa nos desvios do raio de luz a medida que aumenta o índice de refração?

o) Se o ângulo de incidência for zero, o que ocorre? 

3. A refração da Luz e a Sociedade

Nesta parte, finalizaremos, discutindo onde a refração se manifesta no nosso dia a dia, exibindo algumas figuras onde se observa a Refração e apresentando filmes e sua discussão.

A. O arco íris 

1. O arco íris é consequência da refração diferenciada para cada uma das cores existentes na luz branca , provocando assim a dispersão luminosa, como ao passar por um prisma. Colocando uma vasilha transparente  com água e esta  sendo atravessada pelos raios de sol, pode-se observar o fenômeno.  Maiores explicações sobre o arco íris pode ser adquirida na primeira parte da aula  : "Espectroscopia da Luz" http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=33330 . Nesta aula são propostas várias atividades que podem evidenciar que a luz branca é constituída por várias cores. 

Figura 3 . Luz sendo refratada, provocando o arco íris, imagem obtida do endereço:

http://static.panoramio.com/photos/original/381584.jpg
 

Figura 4 . Imagem do arco íris obtida do endereço: http://1.bp.blogspot.com/_O4aydvTf1PM/S94J773VdsI/AAAAAAAAAGM/HMyQ0-E0XW8/s1600/arco+%C3%ADris.jpg
 

2. Peça os alunos que discutam em grupo  como o arco íris acontece após recorrer a aula "Espectroscopia da Luz"

• Mostre que é possível fazer o arco íris usando uma mangueira de água e que para observá-lo temos que ficar do mesmo lado que estão partindo os raios de Sol. A figura 5 ilustra esta dispersão e pode ser discutida. 
  Isto conduz a explicação do motivo pelo qual não conseguimos atravessar o arco íris.
•  Comente sobre os mitos do arco íris.
  Passar debaixo do arco iris faz trocar de sexo.
  Onde termina o arco íris tem pote de ouro. 

Figura 5. Imagem que ilustra como a luz branca atravessando uma gota d' água se dispersa formando o arco íris, imagem obtida do endereço: http://fotos.sapo.pt/topazio1950/pic/000kptx6

B. A Fibra Óptica 

Figura 6 . Fibra óptica sendo atravessada por um raio de luz, imagem obtida do endereço: http://2.bp.blogspot.com/_WFIerewbP9g/TVH8fGXTXdI/AAAAAAAAACE/U5Sc87Tih1s/s1600/fibra-optica.jpg 

1. Uma explicação sobre as fibras ópticas e suas aplicações pode ser obtida nos três vídeos a seguir.

2. O professor pode fazer a apresentação destes vídeos e solicitar aos alunos, que escrevam, um parágrafo falando sobre a importância da fibra óptica para a comunicação no cotidiano. 

1a Parte - O que é a fibra óptica 

http://www.youtube.com/watch?v=ZCMKHqaLi4o

2a Parte -  Como funciona a fibra óptica 

http://www.youtube.com/watch?v=Tc1C2_Jp9Ro&NR=1

3a Parte - Para que serve a fibra óptica 

http://www.youtube.com/watch?v=lW7a0SWKICg&NR=1

Como funciona um cabo de fibra ótica:

http://informatica.hsw.uol.com.br/cabo-fibra-otica.htm

Refração na xícara

http://www.youtube.com/watch?v=kMvVX6WTdS4&feature=related

Ao final desta aula o aluno deverá saber:

• o que é refração.
• como determinar o índice de refração usando a lei de Snell.
• como ocorre a refração e a relação do desvio da luz com o índice de refração