DISCIPLINA F840
A
MÉTODOS DA FÍSICA EXPERIMENTAL-PARTE DE ÓPTICA
CURSO DO PRIMEIRO SEMESTRE DE 2002
Prof. José J. Lunazzi
Lab. Óptica - Pavilhão do IFGW (ao lado da Engenharia Civil)
fones (atualizados a 2007) 3521-2451, Interno 12451
lunazzi @ ifi.unicamp.br
http://geocities.com/lunazzi => Ensino de Óptica
Laboratório: http://www.ifi.unicamp.br/~accosta
.
Normas do curso.
.
1) A parte de óptica do curso será composta de 7 aulas, nas quais serão realizadas 5 experiências. Haverá 1 aula de introdução e discussão geral dos experimentos mais 5 aulas correspondentes uma a cada experimento restante. O grupo que fizer uma das experiências eletivas (não poderá haver repetição da eletiva, em caso de sobreposição de interesse haverá sorteio) apressenta o seminário sobre ela na aula seguinte, em meia hora de exposição mais 15 minutos de discussão. 1 aula para apresentação do último dos seminários por grupo e discussão sobre os experimentos realizados, e 1 aula para prova.
2) Haverá experiências demonstradas pelo professor, no máximo uma por aula e com a duração de no máximo meia hora.
Essas experiências e as relatadas pelos outros grupos no seminário constituirão também matéria para a prova.
3) As experiências serão feitas em grupos de até 3 alunos. Cada grupo deve entregar um relatório sobre cada uma das experiências realizadas que pode ser entregue até o dia anterior da aula seguinte. A entrega será por meio eletrônico: diskete no laboratório do Prof. Lunazzi (Laboratório de Óptica, Pavilhão da Física, ao lado da Engenharia Civil) ou mensagem na lista F 840 do servidor YahooGroups onde devem se inscrever. A lista serve para garantir que a entrega foi feita, pois pode-se verificar a existência do arquivo nela, e também para comunicação do professor com os alunos durante a semana. Para os relatórios deve ser usado qualquer versão do editor MS Word, fechando o acesso ao arquivo com palavra secreta que o professor terá, e em formato de texto enriquecido (Rich Text Format .rtf), depois comprimido pelo programa Zip (.zip), ou formato Acrobat (.pdf). Assim, um arquivo .doc devera ter o acesso fechado por palavra chave, ser salvo como .rtf e depois comprimido (.zip). Dizem que com o programa Ghostscript se pode passar de Word a Postscript (.doc a .ps) e depois de este a Acrobat, que sería mais práctico que instalar o programa gratuito FREEPDF. No formato .pdf obtido usando o editor Acrobat deve ser permitida a alteração do texto e a impressão.
4) Se um aluno faltar no dia de aula perderá a experiência e a nota correspondente será zero.
Isto pode acontecer no máximo em até 25% das aulas (frequência permitida) mas também o atraso na chegada será computado, pois é no início da aula que o encaminhamento para o trabalho é feito pelo professor.
5) Critério de avaliação da parte de óptica:
Média de Óptica = (Nota da Prova + Média dos Relatórios)/2 ; Uma experiência exige que os alunos apressentem um seminário, e o relatório da experiência onde for realizado seminário terá peso 3. Entrega-se um relatório por grupo, a nota de relatório é considerada de grupo mas poderia ser individualizada eventualmente, por medio de preguntas que o professor fizer ao aluno. A prova inclui, além de perguntas sobre as experiências, demonstrações e seminários, uma avaliação prática da capacidade de montagem e manipulação das experiências, e perguntas sobre a teoría utilizada nelas.
Média de F-840 = (Média de Óptica + Média de Raio-X)/2
Primeira aula 07.03.2002
1) Normas do curso, formação de grupos e distribuição de cronograma de experiências.
2) Descrição do cálculo e estimativa de erros pelo método de cota máxima e de aproximação diferencial.
Referência: apostila de erros, Prof. Lunazzi (feita para eletricidade, tem validade geral).
3) Introdução
teórica ao índice de refraçao e apresentação de equipamentos para sua medição:
- Prisma e
goniômetro.
- Refratómetro de
Abbe.
- Sistema por ângulo
de Brewster.
4) Introdução á manipulação e utilização de espelhos, lentes e objetivas.
Referência: Apostila sobre "Introdução a Imagens" trata de sombras e câmara de furo, de onde saem princípios básicos para a óptica geométrica. Veja o trabalho de fotógrafos artistas com câmara de furo.
5) Introdução à fotografia, descrição e manipulação de aparelhos fotográficos.
6) Descrição das experiências do curso.
7) Introdução
a holografia: vídeo "Introdução a holografia" (15 min)
Descrição do procedimento
prático da tomada de um holograma (experiência holografia básica.
Segunda aula 14.03.2002
Realização das experiências 1 e 2 (n e Co) segundo a sequência indicada na lista de alunos. De cima para baixo, o primeiro aluno que aparece de um grupo, leva a indicação da experiência que o grupo vai fazer.
0 e 1 correpondem à presença, e vai multiplicar pelo valor da nota do relatório. Meia falta (chegada atrasada) corresponde a 0,5.
OBSERVAÇÕES SOBRE OS RELATÓRIOS (ANO 2001)
Descrevem erros típicos acontecidos, e podem ser úteis para cursos futuros. O marcarei com cor diferente (roxo) para não confundir quando apareçam os de 2002.
(MEDIDA DO ÍNDICE DE REFRAÇÃO).
TIPOS DE ERROS HAVIDOS
1) Existência do índice de refração por causa
da presença de dipolos. Isto esclarece que, em geral, o n
de um meio que pode dilatar-se vai diminuir com a temperatura. (prescindível,
mas foi comentado na primeira aula).
2) Explicação do ângulo de Brewster pela simples razão
de não haver emissão no eixo dos dipolos (foi explicado na
primeira aula). (-1p)
3) Existência da interferência
na reflexão pelo filme.
4) Faltou calcular o valor do erro, que tem uma fórmula que resulta
de derivar a eq. n = tg TETA respeito de TETA, e aplicando
o erro em TETA temos o erro em n. (-1p)
5) Não se pode usar ponto onde deve ser usado vírgula, para
separar os decimais. Da erros de um fator de mil.(-1p)
6) O valor obtido com o refratômetro e o valor obtido pelo ângulo
de Brewster podem ser considerados compatíveis desde que o segundo
contenha, na margem de erro, ao primeiro, que é mais preciso. Não
faz sentido comparar os valores sem considerar o erro de medição,
é falta grave. (-3p)
7) O valor de erro se obtêm: experimentalmente, variando minimamente
o ângulo até o ponto onde se começa a perceber uma variação
na intensidade. No ângulo de Brewster isto pode valer de 0,5o
a 1o. Teoricamente, temos a derivada da tangente, que vai nos
dizer quanto esse erro de ângulo afeta ao erro de índice.(-1p)
8) No valor de erro entra também a flutuação de intensidade
do lêiser, mantendo o ângulo constante observamos durante um
minuto ou mais a leitura do detector. O detector deve estar bem no escuro,
pois luminosidade do ambiente afetariam. De fato, não se chega em
intensidade nula, e esse pode ser um dos motivos. Outro, falta de polarização
do lêiser. Outro, falta de alinhamento. (-1p)
9) O refratômetro de Abbe deveria ter uma explicação,
algo mais que dizer “funciona pelo ângulo limite”. Um esquema,
como temos na página do Costa. A equação n=1/senTETA
tem de diferente o que com n=tgTETA para ser tão mais
preciso o método? (-1p)
(MEDIÇÃO DO COMPRIMENTO DE COERÊNCIA)
2) Graficamos os dados e fitamos [OBS.: “FITAR” SERÍA “COLOCAR FITAS” “OLHAR FIXO” OU “CASAR”, “APROXIMAR”? a curva que melhor se ajusta os pontos.
3) Verificamos também a linearidade da fotomultiplicadora, utilizando um filtro de 50% OBS.: 50% ±QUANTO? E QUANTO FOI A LINEARIDADE? de atenuação.
4) DE QUANTO É A BARRA DE ERRO, SENDO QUE OS PICOS DE MÁXIMOS E MÍNIMOS CAEM SEMPRE EXATAMENTE NOS PONTOS DE MEDIÇÃO?
6) de Lc = (1.,50±0.,02)mm OBS.: (1,50±0,02), PEDIR AO COSTA PARA CORRIGIR OS PONTOS PELAS VÍRGULAS NAS APOSTILAS
7) MEDE-SE Lc=(3,14±0,02)mm . Os erros atribuídos a estes valores foram calculados dividindo-se o erro na voltagem, que era de 1 Volt, pelo coeficiente angular do gráfico da figura 4. [OBS.: NÃ CONSIDEROU A DISPERSÃO DOS VALORES, QUE APARECE NA FIG. 4 AO REDOR DA RETA ASSUMIDA. O ERRO É BEM MAIOR QUE 0,02](-2p)
8) Comparando os comprimentos de coerência obtido pelos dois métodos obtivemos para a luz branca 1,69±0,02 mm (método interferométrico) e 1,50±0,02 mm (medida do espectro) e 3,14±0,02 mm (método interferométrico) e 3,06±0,05 mm (medida do espectro). Estes valores mostram boa concordância [OBS.: QUANTO FOI “BOA”?]
9) [OBS.: ONDE ESTÁ INDICADA A LARGURA NOS GRÁFICOS?]
10) [OBS.: FALTOU CALCULAR O ERRO EXPERIMENTAL: NO PRIMEIRO CASO, POR EXEMPLO, NAS CALIBRAÇÕES, NO SEGUNDO, O DA LARGURA, SOBRE TUDO NAQUELAS CURVAS COM PERFIL MELHOR DEFINIDO.]
11) Apesar dessa discrepância, todas as medidas estão dentro da ordem de grandeza esperada.[OBS.: QUANTO É A ORDEM DE GRANDEZA ESPERADA?]
12) [OBS.: QUANTO FOI O ERRO PARA A MEDIDA POR VISIBILIDADE? QUANTO FOI O ERRO DAS CALIBRAÇÕES? (-1p)]
13) EM AO MENOS DOIS RELATÓRIOS
NOTOU-SE GRANDE SEMELHANZA DE ESTILO, QUASE QUE TEMOS AS MESMAS FRASES EMBORA
NÃO LITERALMENTE.
OBSERVAÇÕES SOBRE A EXPERIÊNCIA 4, TRANSFORMADA DE FOURIER (ANO 2001)
QUAL É O DIÂMETRO DO FEIXE QUE INCIDE NO FURINHO?
COMO POSSO MEDIR O DIÂMETRO
DO FURINHO SE ILUMINO COM LUZ COLIMADA (O FEIXE
DIRETO DO LÊISER, P.EX.)?
PORQUE EXPANDIMOS
AO FEIXE LÊISER? PORQUE NÃO O FOCALIZAMOS SIMPLESMENTE?
QUANTO SERÍA NUMÉRICAMENTE A DIFERENÇA?
A INTENSIDADE QUE ILUMINA AO OBJETO É UNIFORME?
COMO INFLUENCIAM AS ABERRAÇÕES DAS OBJETIVAS?
(despreze as da objetiva de microscópio).
O QUE ACONTECE SE NÃO COLIMAMOS AO FEIXE CORRETAMENTE?
NO QUE SE TRANSFORMA UMA LINHA DO OBJETO?
O QUE
EXPLICA A SIMETRÍA DA FIGURA TRANSFORMADA MESMO QUE O OBJETO SEJA
ASSIMÉTRICO?
PORQUE A IMAGEM DE OBJETO
ASSIMÉTRICO, QUE É UMA DUPLA TRANSFORMADA, NÃO É
SIMÉTRICA?
O QUE DIFERENCIA A TRANSFORMADA
DE TRÊS OU CINCO ABERTURAS CIRCULARES DA DE
DUAS?
NÃO FOI USADO O DETECTOR.
NÃO FORAM OBSERVADAS NA TRANSFORMADA
DE FOURIER DO LOGO DA UNICAMP AS RETAS
QUE CORRESPONDEM A LINHAS DA FIGURA, INCLUSIVE TENDO UMA LINHA QUE QUEBRA
A
SIMETRIA (NÃO EXISTE DO OUTRO LADO DO CENTRO).
NÃO FOI FEITA A ATIVIDADE SUGERIDA,
DE MEDIR O DIÂMETRO DO FURINHO PELA
DIVERGÊNCIA DO FEIXE.
NÃO PARECE TER SIDO CONSULTADA
A APOSTILA DO PROF. LUNAZZI SOBRE DIFRAÇÃO NEM O PAINEL FOTOGRÁFICO
SOBRE TRANSFORMADA DE FOURIER (disponibilizadas na ementa).
OBSERVAÇÕES SOBRE A EXPERIÊNCIA c, MOSTRADORES DE CRISTAL LÍQUIDO (ANO 2001) .
Faltou comentar o processo físico
pelo qual o campo gira junto da hélice , perfeitamente, sem haver
outra componente que geraria uma seleção de cor por interferência.
Há um problema no livro do Resnick-Haliday IV que comenta o caso
dos polarizadores sendo usados para girar o plano de polarização
de 90 graus, e a eficiência em função do número
de polarizadores.
Atualizado 07.03.2002