Relatório 8

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Universidade Federal de Juiz de Fora
Instituto de Ciências Exatas
Departamento de Física
Laboratório de Física IV
Prof. Dr. Lucas Modesto da Costa
ATIVIDADE ÓPTICA
Discentes: Cristiano Lopes
 Lara Copado
 Pâmella Campos
Juiz de Fora
 26 de setembro de 2019
1. INTRODUÇÃO
Constatou-se, por Maxwell que a luz é uma onda eletromagnética composta por campos elétricos e magnéticos oscilantes, perpendiculares entre si e transversais à direçao de propagaçao da onda. Desde entao, a luz é objeto de estudo em várias áreas do conhecimento.1,4 Entao, em 1811 o físico francês Dominique F. J. Arago descobriu o fenômeno conhecido hoje como atividade óptica. Arago observou que o plano de polarização da luz linearmente polarizada, girava continuamente à medida que se propagava ao longo do eixo óptico de uma lâmina de quartzo, como mostra a Fig.11
Figura 01: Rotação do plano de polarização da luz por um meio opticamente ativo.
(ZILIO, 2007)
Sendo o ângulo θ do plano de polarização da luz linearmente polarizada que depende do comprimento do caminho óptico da luz dentro do meio e de uma característica intrínseca do material, chamada de poder rotatório. Para um observador que olha no sentido de onde incide a luz (eixo z), a substância é destrógira, se gira o plano de polarização no sentido horário (à direita), e levógira, se gira o plano no sentido anti-horário (à esquerda). Esta grandeza varia com a dispersão rotatória (λ) e esta variação pode ser usada na determinação do comprimento de onda de luz monocromática, ou como monocromador por atividade óptica, ao se colocar um polarizador na entrada do meio e um analisador na saída deste.2,3 Variando-se o ângulo do analisador podemos alterar o comprimento de onda que sai do monocromador.
uma luz linearmente polarizada pode ser vista, como a superposição de uma luz circularmente polarizada para a direita e uma para a esquerda, representada matematicamente pelas seguintes equações:
Ex = Emcos(kz − ωt) (1)
Ey = Emsen(kz − ωt)(−1)n+1 (2)
Sendo n um número inteiro. Caso n seja par, consequentemente Ey será negativo, diz-se que a onda é circularmente polarizada à esquerda. Caso contrário, temos uma onda circularmente polarizada à direita.2 Supondo que uma onda linearmente polarizada é uma superposição de E1 e E2 é matematicamente equivalente a dizer que: E = E1 + E2.
 
 (3)
Um material dito opticamente ativo possui a propriedade de apresentar diferentes índices de refração para as ondas circularmente polarizadas. O efeito disso é causar uma espécie de rotação preferencial no plano de polarização da luz incidente (linearmente polarizada.2,3 A luz polarizada para a direita encontra um índice de refração nD, enquanto que a luz polarizada para a esquerda encontra um índice de refração nE. O ângulo de rotação β do plano de polarização da luz incidente pode ser dado pela expressão abaixo:
 (4) 
 
Onde L representa a distância percorrida pela luz no material. Se nE > nD o material apresenta comportamento dextrogiro. Caso contrário, trata-se de um o material levogiro. No caso de uma solução, a concentração do soluto também influencia na atividade óptica deste. Tomando C como a concentração da solução, tem-se que:
 
 (5)
Onde α e uma constante que depende da temperatura da concentraçao e do comprimento de onda da luz incidente.
Neste trabalho, estudou-se o comportamento do plano de polarização da luz ao se propagar em uma soluçao de áçucar com diferentes concentraçoes. 
2. OBJETIVO 
Estudo do comportamento do plano de polarização da luz ao se propagar em meios opticamente ativos.
3. METODOLOGIA
3.1 Materiais Utilizados
· Laser;
· Polarizador;
· Analisador com variação angular;
· Cuba com água;
· Açúcar; 
3.2 Procedimento experimental
Para iniciar o experimento a cuba vazia foi colocada entre o polarizador e o analisador de acordo com o esquema mostrado abaixo:
Figura 1) Esquema para coleta de dados.
A luz do laser foi então alinhada no centro dos polarizadores com os eixos dos mesmos cruzados, de modo que a intensidade de luz seja mínima num anteparo posicionado após o polarizador (aqui vale ressaltar que a luz do laser já estava linearmente polarizada). O comprimento da cuba foi medido em centímetros com a quantidade de números significativos adequada. A cuba foi preenchida com 0,5 Litros de água e foi verificado se houve uma variação na intensidade do laser no anteparo. Após este medida, cerca de 5,0000g de açucar foram adcionados a água, a densidade da solução resultando foi calculada utilizando a relação mantendo o número de algarismos significaticos adequados. Utilizando o analisador, um novo ponto de intensidade mínima foi determinado, a variação ângular φ do eixo do analisador foi medida para se calcular o poder rotatório da solução. O procedimento acima foi repetido mais nove vezes, portanto mais 45,0000 g de açucar foram adcionados a solução. Os pontos experimentais foram analisados na forma de um gráfico Rxρ na escalar linear e uma curva foi ajustada a estes pontos. Ao final da última adição de açúcar, a cuba foi girada em 90,0o e um novo ponto de intensidade mínima foi determinado no analisador.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5. CONCLUSÃO
QUESTOES
1) Uma substância opticamente ativa consiste em um estereoisômero capaz de mudar oplano da polarização da luz. Estas substâncias podem ser divididas segundo a direção da rotação que provocam na luz polarizada. Caso estas provoquem uma rotação para a direita esta substância é designada dextrógira. Estas substâncias apresentam representadas (+). Caso estas substâncias provoquem uma rotação para a esquerda são chamadas de levogira (-).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. CARLIN, N. et al. Birrefringencia em placas de onda e atividade óptica de uma soluçao de açucar. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 27, n. 3, p. 349 - 355, (2005).
2. LIMA, C.R. A. Roteiro Experimental de Laboratório de Física IV. Departamento de Física, ICE, UFJF. 2011. 
3. HALLIDAY, D., RESNICK, R. Fundamentos de Física 4. Rio deJaneiro: LTC, 1991. 
4. ZILIO, S.C. ÓTICA, 2007. disponível em: <fisica.if.usp.br/otica/universitario/polarizacao/atividade_otica/> Acesso em 06 de outubro de 2019.