sen(20 ) cos(70 ) 0,35 sen(30 ) cos(60 ) 0,50 sen(45 ) cos(45 ) 0,70 sen(60 ) cos(30 ) 0,87 sen(70 ) cos(20 ) 0,94

Transcrição

1 1. Uma moeda está no centro do fundo de uma caixa d água cilíndrica de 0,87 m de altura e base circular com 1,0 m de diâmetro, totalmente preenchida com água, como esquematizado na figura. Se um feixe de luz laser incidir em uma direção que passa pela borda da caixa, fazendo um ângulo θ com a vertical, ele só poderá iluminar a moeda se: Note e adote: Índice de refração da água: 1,4 n1 sen( θ1) n2 sen( θ2 ) sen(20 ) cos(70 ) 0,35 sen(30 ) cos(60 ) 0,50 sen(45 ) cos(45 ) 0,70 sen(60 ) cos(30 ) 0,87 sen(70 ) cos(20 ) 0,94 a) θ 20 b) θ 30 c) θ 45 d) θ 60 e) θ Uma escova de dentes tem seu cabo feito de plástico azul, no qual estão presas cerdas de nylon incolor. As pontas das cerdas parecem azuis quando a escova é iluminada com a luz do dia. O fenômeno ótico responsável principal por essa coloração azul nas pontas das cerdas é denominado: a) interferência construtiva. b) reflexão total. c) difração. d) interferência destrutiva. 3. Considere uma lâmpada emitindo luz monocromática sobre a superfície de um tanque com água. A luz que incide sobre a água se propaga até a superfície na forma de um cone com eixo perpendicular à água. Sendo o índice de refração da água superior ao do ar, pode-se afirmar corretamente que o cone de luz dentro da água: a) terá a abertura aumentada. b) não sofrerá alterações geométricas. c) terá a abertura diminuída. d) será um feixe cilíndrico. 4. Dois raios luminosos monocromáticos, um azul e um vermelho, propagam-se no ar, paralelos entre si, e incidem sobre uma esfera maciça de vidro transparente de centro C e de índice de refração 3, nos pontos A e V. Após atravessarem a esfera, os raios emergem pelo ponto P, de modo que o ângulo entre eles é igual a 60.

2 3 Considerando que o índice de refração absoluto do ar seja igual a 1, que sen60 que 2 1 sen30, o ângulo α indicado na figura é igual a: 2 a) 90. b) 165. c) 120. d) 135. e) A figura representa ondas chegando a uma praia. Observa-se que, à medida que se aproximam da areia, as cristas vão mudando de direção, tendendo a ficar paralelas à orla. Isso ocorre devido ao fato de que a parte da onda que atinge a região mais rasa do mar tem sua velocidade de propagação diminuída, enquanto a parte que se propaga na região mais profunda permanece com a mesma velocidade até alcançar a região mais rasa, alinhando-se com a primeira parte. O que foi descrito no texto e na figura caracteriza um fenômeno ondulatório chamado: a) reflexão. b) difração. c) refração. d) interferência. e) polarização. 6. A fotografia feita sob luz polarizada é usada por dermatologistas para diagnósticos. Isso permite ver detalhes da superfície da pele que não são visíveis com o reflexo da luz branca comum. Para se obter luz polarizada, pode-se utilizar a luz transmitida por um polaroide ou a luz refletida por uma superfície na condição de Brewster, como mostra a figura. Nessa situação, o feixe da luz refratada forma um ângulo de 90 com o feixe da luz refletida, fenômeno conhecido como Lei de Brewster. Nesse caso, o ângulo da incidência θ p, também

3 chamado de ângulo de polarização, e o ângulo de refração θ r estão em conformidade com a Lei de Snell. Considere um feixe de luz não polarizada proveniente de um meio com índice de refração igual a 1, que incide sobre uma lâmina e faz um ângulo de refração θ r de 30. Nessa situação, qual deve ser o índice de refração da lâmina para que o feixe refletido seja polarizado? a) 3 3 b) 3 c) 2 d) 1 2 e) Em um laboratório de ótica, é realizada uma experiência de determinação dos índices de refração absolutos de diversos materiais. Dois blocos de mesmas dimensões e em forma de finos paralelepípedos são feitos de cristal e de certo polímero, ambos transparentes. Suas faces de maior área são, então, sobrepostas e um estreito feixe de luz monocromática incide vindo do ar e no ar emergindo após atravessar os dois blocos, como ilustra a figura. Chamando de n ar, n po e n cr aos índices de refração absolutos do ar, do polímero e do cristal, respectivamente, a correta relação de ordem entre esses índices, de acordo com a figura, é: a) nar npo n cr. b) ncr npo n ar.

4 c) ncr nar n po. d) nar ncr n po. e) npo ncr n ar. 8. Será que uma miragem ajudou a afundar o Titanic? O fenômeno ótico conhecido como Fata Morgana pode fazer com que uma falsa parede de água apareça sobre o horizonte molhado. Quando as condições são favoráveis, a luz refletida pela água fria pode ser desviada por uma camada incomum de ar quente acima, chegando até o observador, vinda de muitos ângulos diferentes. De acordo com estudos de pesquisadores da Universidade de San Diego, uma Fata Morgana pode ter obscurecido os icebergs da visão da tripulação que estava a bordo do Titanic. Dessa forma, a certa distância, o horizonte verdadeiro fica encoberto por uma névoa escurecida, que se parece muito com águas calmas no escuro. O fenômeno ótico que, segundo os pesquisadores, provoca a Fata Morgana é a: a) ressonância. b) refração. c) difração. d) reflexão. e) difusão. 9. Na figura abaixo, um raio luminoso i, propagando-se no ar, incide radialmente sobe placa semicircular de vidro. Assinale a alternativa que melhor representa a trajetória dos raios r 1 e r 2 refratados, respectivamente, no vidro e no ar. a) b) c) d)

5 e) 10. Uma fibra óptica é um filamento flexível, transparente e cilíndrico, que possui uma estrutura simples composta por um núcleo de vidro, por onde a luz se propaga, e uma casca de vidro, ambos com índices de refração diferentes. Um feixe de luz monocromático, que se propaga no interior do núcleo, sofre reflexão total na superfície de separação entre o núcleo e a casca segundo um ângulo de incidência á, conforme representado no desenho abaixo (corte longitudinal da fibra). Com relação à reflexão total mencionada acima, são feitas as afirmativas abaixo. I. O feixe luminoso propaga-se do meio menos refringente para o meio mais refringente. II. Para que ela ocorra, o ângulo de incidência α deve ser inferior ao ângulo limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca. III. O ângulo limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca depende do índice de refração do núcleo e da casca. IV. O feixe luminoso não sofre refração na superfície de separação entre o núcleo e a casca. Dentre as afirmativas acima, as únicas corretas são: a) I e II b) III e IV c) II e III d) I e IV e) I e III 11. Um rapaz está deitado rente à margem de um lago salgado. Um peixe se encontra submerso logo à frente do rapaz, mas este não o consegue ver devido ao fenômeno de reflexão total. Sendo θ o ângulo indicado na figura, qual das respostas abaixo corresponde a um valor possível de sen θ? Considere: nágua 1,5 e nar 1,0 a) 13

6 b) 45 c) 12 d) 35 e) Observe a figura a seguir. Uma das maiores revoluções ocorridas nas últimas décadas foi o uso de cabos de fibra óptica para o tráfego de dados (voz, imagem, som,...) através das redes de telecomunicação. O maior desses cabos, atualmente, é o SeaMewe 3 que sai da Alemanha e chega até a Coreia do Sul, passando por 32 países, num total de km de comprimento. Considerando a trajetória da luz pela fibra óptica (ver figura) e que o tempo médio de transmissão de dados entre a Alemanha e a Coreia do Sul seja de, aproximadamente, 0,195 s, pode-se afirmar que na fibra óptica ocorre o fenômeno da: a) dispersão e a luz tem velocidade de km s. b) reflexão e a luz tem velocidade de km s. c) refração e a luz tem velocidade de km s. d) reflexão e a luz tem velocidade de km s. e) refração e a luz tem velocidade de km s. 13. Antes do seu emprego nas comunicações, as fibras óticas já vinham sendo usadas para a iluminação e inspeção das cavidades do corpo humano, o que possibilitou o desenvolvimento de técnicas diagnósticas como a endoscopia. O fenômeno físico que permite guiar a luz, através de um feixe de fibras flexíveis, por um caminho curvo é a reflexão interna total. Para que esse fenômeno ocorra, I. a luz deve incidir a partir de um meio de índice de refração mais alto sobre a interface com um meio de índice de refração mais baixo. II. o ângulo de incidência da luz sobre a interface de separação entre dois meios deve ser tal que o ângulo de refração seja de, no mínimo, 90. III. a interface de separação entre os meios interno e externo deve ser revestida com um filme refletor. Está(ão) correta(s): a) apenas I. b) apenas III. c) apenas I e II. d) apenas II e III. e) I, II e III. 14. Um feixe de luz composto pelas cores azul e amarela incide perpendicularmente a uma das faces de um prisma de vidro. A figura que melhor pode representar o fenômeno da luz atravessando o prisma é: Dados: índice de refração da luz amarela no vidro do prisma 1,515; índice de refração da luz azul no vidro do prisma 1,528; índice de refração da luz de qualquer frequência no ar 1. a)

7 b) c) d) e) 15. Considere as seguintes afirmativas relacionadas aos fenômenos que ocorrem com um feixe luminoso ao incidir em superfícies espelhadas ou ao passar de um meio transparente para outro: I. Quando um feixe luminoso passa do ar para a água, a sua frequência é alterada. II. Um feixe luminoso pode sofrer uma reflexão interna total quando atingir um meio com índice de refração menor do que o índice de refração do meio em que ele está se propagando. III. O fenômeno da dispersão ocorre em razão da independência entre a velocidade da onda e sua frequência. IV. O princípio de Huygens permite explicar os fenômenos da reflexão e da refração das ondas luminosas. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa I é verdadeira. b) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. e) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. 16. A tabela abaixo mostra o valor aproximado dos índices de refração de alguns meios, medidos em condições normais de temperatura e pressão, para um feixe de luz incidente com comprimento de onda de 600 nm Material Índice de refração Ar 1,0 Água (20º C) 1,3 Safira 1,7 Vidro de altíssima dispersão 1,9 Diamante 2,4 O raio de luz que se propaga inicialmente no diamante incide com um ângulo i 30º em um meio desconhecido, sendo o ângulo de refração r 45º. O meio desconhecido é: a) Vidro de altíssima dispersão b) Ar c) Água (20ºC) d) Safira 17. Um raio de luz é parcialmente refletido e parcialmente refratado na superfície de um lago. Sabendo-se que o raio de luz incidente faz um ângulo de 55º em relação à superfície da água, quais são os ângulos de reflexão e de refração, respectivamente? Dado: Índice de refração da água: 1,33.

8 a) 180 e 360. b) 55º e 65º. c) 1 e 1,33. d) 35º e 25,5º. e) 35º e 35º. 18. Três raios de luz monocromáticos correspondendo às cores vermelho (Vm), amarelo (Am) e violeta (Vi) do espectro eletromagnético visível incidem na superfície de separação, perfeitamente plana, entre o ar e a água, fazendo o mesmo ângulo θ com essa superfície, como mostra a figura abaixo. Sabe-se que α, β, e γ são, respectivamente, os ângulos de refração, dos raios vermelho, amarelo e violeta, em relação à normal no ponto de incidência. A opção que melhor representa a relação entre esses ângulos é: a) α β γ b) α γ β c) γ β α d) β α γ 19. Considere uma lâmina de vidro de faces paralelas imersa no ar. Um raio luminoso propaga-se no ar e incide em uma das faces da lâmina, segundo um ângulo θ em relação à direção normal ao plano da lâmina. O raio é refratado nesta face e refletido na outra face, que é espelhada. O raio refletido é novamente refratado na face não espelhada, voltando a propagarse no ar. Sendo n Ar e n Vidro, respectivamente, os índices de refração da luz no ar e no vidro, o ângulo de refração α que o raio refletido forma no vidro, com a direção normal ao plano da lâmina, ao refratar-se pela segunda vez, obedece à equação: a) n Vidro sen α = n Ar sen θ /2 b) α = θ c) sen α = cos θ d) n Vidro sen α = n Ar sen θ e) n Ar sen α = n Vidro sen θ 20. O fenômeno da miragem, comum em desertos, ocorre em locais onde a temperatura do solo é alta. Raios luminosos chegam aos olhos de um observador por dois caminhos distintos, um dos quais parece proveniente de uma imagem especular do objeto observado, como se esse estivesse ao lado de um espelho d água (semelhante ao da superfície de um lago). Um modelo simplificado para a explicação desse fenômeno é mostrado na figura abaixo.

9 O raio que parece provir da imagem especular sofre refrações sucessivas em diferentes camadas de ar próximas ao solo. Esse modelo reflete um raciocínio que envolve a temperatura, densidade e índice de refração de cada uma das camadas. O texto a seguir, preenchidas suas lacunas, expõe esse raciocínio. A temperatura do ar com a altura da camada, provocando da densidade e do índice de refração; por isso, as refrações sucessivas do raio descendente fazem o ângulo de refração até que o raio sofra reflexão total, acontecendo o inverso em sua trajetória ascendente até o olho do observador. Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas. a) aumenta diminuição aumento diminuir b) aumenta diminuição diminuição diminuir c) diminui aumento aumento aumentar d) diminui aumento diminuição aumentar e) não varia diminuição diminuição aumentar 21. Os índios amazônicos comumente pescam com arco e flecha. Já na Ásia e na Austrália, o peixe arqueiro captura insetos, os quais ele derruba sobre a água, acertando-os com jatos disparados de sua boca. Em ambos os casos a presa e o caçador encontram-se em meios diferentes. As figuras abaixo mostram qual é a posição da imagem da presa, conforme vista pelo caçador, em cada situação. Identifique, em cada caso, em qual dos pontos mostrados, o caçador deve fazer pontaria para maximizar suas chances de acertar a presa. a) Homem em A; peixe arqueiro em 1 b) Homem em A; peixe arqueiro em 3 c) Homem em B; peixe arqueiro em 2 d) Homem em C; peixe arqueiro em 1 e) Homem em C; peixe arqueiro em Considere um raio de luz monocromático de comprimento de onda ë, que incide com ângulo è i em uma das faces de um prisma de vidro que está imerso no ar, atravessando-o como indica a figura.

10 Sabendo que o índice de refração do vidro em relação ao ar diminui com o aumento do comprimento de onda do raio de luz que atravessa o prisma, assinale a alternativa que melhor representa a trajetória de outro raio de luz de comprimento 1,5 ë, que incide sobre esse mesmo prisma de vidro. a) b) c) d) 23. O índice de refração absoluto da luz em um meio é a relação entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz nesse meio. Dessa forma, é CORRETO afirmar que: a) dependendo do tipo de meio, o índice de refração absoluto pode ser menor que 1. b) os meios mais refringentes possuem índices de refração absolutos maiores que os meios menos refringentes. c) o índice de refração absoluto de um meio diferente do vácuo é constante e independente da cor da luz. d) no vácuo, com a ausência de um meio material, o índice de refração absoluto é zero. 24. Resolver a questão com base nas informações a seguir. O efeito causado pela incidência da luz solar sobre um vidro, dando origem a um feixe colorido, é conhecido como dispersão da luz branca. Este fenômeno é resultado da refração da luz ao atravessar meios diferentes, no caso, do ar para o vidro. Na superfície de separação entre os dois meios, a luz sofre um desvio em relação à direção original de propagação desde que incida no vidro em uma direção diferente da direção normal à superfície. A tabela a seguir informa os índices de refração de um tipo de vidro para algumas das diferentes cores que compõem a luz branca. Cor Índice de refração do vidro relativo ao ar Vermelho 1,513 Amarelo 1,517 Verde 1,519 Azul 1,528 Violeta 1,532 A partir das informações e da tabela apresentadas, em relação a um raio de luz branca proveniente do ar que incide no vidro, é correto afirmar que: a) as cores são percebidas porque o vidro apresenta aproximadamente o mesmo índice de refração para todas elas.

11 b) há a predominância da luz verde porque o índice de refração do vidro para essa cor aproxima-se da média dos índices para todas as cores. c) a luz violeta é a que sofre menor desvio. d) a luz vermelha é a que sofre maior desvio. e) a luz azul sofre desvio maior do que a luz vermelha. 25. A figura a seguir mostra um prisma feito de um material, cujo índice de refração é 1,5, localizado na frente de um espelho plano vertical, em um meio onde o índice de refração é igual a 1. Um raio de luz horizontal incide no prisma. Sabendo que sen(6 o ) 0,104 e sen(9 o ) = 0,157, o ângulo de reflexão no espelho é de: a) 2 o. b) 3 o. c) 4 o. d) 6 o. 26. Um arco-íris forma-se devido à dispersão da luz do Sol em gotas de água na atmosfera. Após incidir sobre gotas de água na atmosfera, raios de luz são refratados; em seguida, eles são totalmente refletidos e novamente refratados. Sabe-se que o índice de refração da água para a luz azul é maior que para a luz vermelha. Considerando essas informações, assinale a alternativa em que estão mais bem representados os fenômenos que ocorrem em uma gota de água e dão origem a um arco-íris. a) b) c)

12 d) 27. Um estudante, ao fazer a experiência em que um feixe de luz monocromático vai da água, de índice de refração 1,3, para o ar, de índice de refração 1,0, pode concluir que, para essa onda: a) o comprimento de onda diminui e a velocidade aumenta. b) o comprimento de onda e a frequência da luz diminuem. c) a frequência aumenta, mas o comprimento de onda diminui. d) a frequência não se altera e o comprimento de onda diminui. e) a frequência não se altera e o comprimento de onda aumenta. 28. Um raio de luz monocromática incide em um líquido contido em um tanque, como mostrado na figura. O fundo do tanque é espelhado, refletindo o raio luminoso sobre a parede posterior do tanque exatamente no nível do líquido. O índice de refração do líquido em relação ao ar é: a) 1,35 b) 1,44 c) 1,41 d) 1,73 e) 1, Nos limites em que a óptica geométrica é válida, um raio de luz de comprimento de onda l, quando incide sobre a superfície de separação entre meios, e a penetra, o faz conforme a lei de Snell. Na figura, representa-se o comportamento do índice de refração n, do quartzo fundido, em função do comprimento de onda da luz incidente. De uma maneira geral, é esse o comportamento da maioria dos materiais. Quando a luz branca proveniente do Sol incide sobre um prisma de quartzo, ela se separa nas cores típicas de um arco íris. Considere o índice de refração do ar como sendo igual a 1 para todos os comprimentos de onda. Com base na figura, na lei de Snell e no conhecimento do espectro de frequências da luz visível, tem-se que a separação da luz é fruto da relação entre o índice de refração e o comprimento de onda.

13 Assim, é correto afirmar: a) A luz vermelha, por ter maior comprimento de onda, sofre o maior desvio quando penetra o quartzo. b) A luz violeta, por ter menor comprimento de onda, sofre o maior desvio quando penetra o quartzo. c) A luz vermelha, por ter menor comprimento de onda, sofre o maior desvio quando penetra o quartzo. d) A luz violeta, por ter maior comprimento de onda, sofre o menor desvio quando penetra o quartzo. 30. As fibras ópticas são largamente utilizadas nas telecomunicações em substituição aos cabos metálicos. As mensagens são transmitidas através de impulsos luminosos, em vez de impulsos elétricos. Nesses materiais, os sinais são transmitidos de um ponto ao outro por meio de feixes de luz que se propagam no interior da fibra, acompanhando sua curvatura. Qual é razão pela qual a luz pode seguir uma trajetória não retilínea na fibra óptica? a) reflexões internas pelo fato dos raios de luz não conseguirem sofrer refração quando tentam passar de um meio, de índice de refração maior, para outro meio, de índice de refração menor. b) reflexões internas pelo fato dos raios de luz não conseguirem sofrer refração quando tentam passar de um meio, de índice de refração menor, para outro meio, de índice de refração maior. c) reflexões internas pelo fato dos raios de luz não conseguirem sofrer difração quando tentam sair do interior da fibra óptica. d) refrações internas pelo fato dos raios de luz não conseguirem superar o ângulo limite. e) difrações internas pelo fato dos raios de luz não conseguirem sofrer refração quando tentam passar de um meio, de índice de refração maior, para outro meio, de índice de refração menor.

14 Gabarito: Resposta da questão 1: [C] A figura mostra o caminho seguido pelo feixe de laser. 1 0, tgr r 30. 0, Aplicando a lei de Snell: 1 nar sen θ nágsen30 1 senθ 1,4 senθ 0,7 2 θ 45. Resposta da questão 2: [B] Quando é dito que a escova de dentes é iluminada pela luz do dia, entende-se que é a luz branca. A razão de percebermos a cor azul é que o material que a escova é feita reflete somente a frequência da luz branca referente a cor azul. É dito também no enunciado que as cerdas são incolores (transparentes) e quando a escova é iluminada pela luz do dia, percebe-se estas cerdas na cor azul. Um material que ocorre um fenômeno parecido é a fibra ótica, cujo a qual seu princípio de funcionamento baseia-se no fenômeno da reflexão total. Resposta da questão 3: [C] Como o índice de refração da água é maior que o índice de refração do ar, pode-se dizer que, após a refração, a luz irá aproximar-se da reta normal à superfície. Diante disto, o cone terá a abertura diminuída. Resposta da questão 4: [C] A figura mostra as trajetórias dos dois raios no interior da esfera.

15 Aplicando a lei de Snell no ponto P: 3 1 nvidro sen θ nar sen 60 3 senθ 1 sen θ θ O triângulo ˆ ACP é isósceles. Então: 2 θ α α 180 α 120. Resposta da questão 5: [C] As ondas estão passando do meio 1 (águas profundas) para o meio 2 (águas rasas). Esse é o fenômeno da refração. Resposta da questão 6: [A] Dados: nm 1; θp 60 ; θr 30. Aplicando a Lei de Snell: 3 1 nm senθp nl senθr 1sen60 nl sen30 nl nl Resposta da questão 7: [B] Utilizando a Lei de Snell, tem-se que: n sen θ cte. Com isto, podemos analisar as refrações que acontecem na situação proposta. [I] Refração na separação Ar-Polímero: Se o feixe de luz aproxima-se da normal após a refração, o ângulo está diminuindo e consequentemente sen θ também diminui. Logo, podemos concluir que npo nar. [II] Refração na separação polímero-cristal: Como na situação anterior, a luz aproxima-se da normal após a refração. Logo, podemos concluir que ncr npo. Assim, nem existe a necessidade de analisar a terceira refração, pois temos o resultado de que ncr npo nar. Resposta da questão 8: [B] ou [D] Gabarito Oficial: [B]

16 Gabarito SuperPro : [B] ou [D] A figura ilustra dois raios que atingem o olho do observador vindos de diferentes direções, provocando duas imagens em diferentes posições, mostrando que o fenômeno óptico da Fata Morgana pode ocorrer por refração e por reflexão (total), dando margem a duas respostas. Resposta da questão 9: [A] Ao incidir radialmente sobre uma superfície circular o raio não sofre desvio, independentemente do sentido de propagação. Ao sair para o ar, o raio está passando do meio mais refringente para o menor refringente, afastando-se da normal. Resposta da questão 10: [B] [I] Incorreta. Para ocorrer reflexão total, a primeira condição é que o sentido de propagação da luz seja do meio mais refringente para o menos refringente. [II] Incorreta. Para ocorrer reflexão total, a segunda condição é que o ângulo de incidência no meio mais refringente seja maior que o ângulo limite. [III] Correta. A expressão do ângulo limite (L) é: nmenor ncasca L arc sen L arc sen. nmaior nnúcleo [IV] Correta. Se ocorre reflexão total, não há refração. Resposta da questão 11: [B] Para ocorrer a reflexão total, de acordo com a Lei de Snell, o valor do seno do ângulo θ deve ser maior ou igual a razão entre os índices de refração do meio menos refringente para o meio mais refringente. Tomando o meio (1) como sendo a água e o meio (2) o ar, temos: n1 senθ n2 sen r Como sen r 90º 1 n2 senθ n1 1,0 senθ 1,5 2 senθ 3 Com isso, a única resposta possível é 45. Resposta da questão 12: [B]

17 Nos cabos de fibra ótica, a luz sofre o fenômeno da reflexão total e sua velocidade de operação é: Δs km v v v km / s Δt 0,195 s Resposta da questão 13: [C] [I] Correta. Para haver reflexão total a primeira condição é que o sentido de propagação da luz seja do meio mais refringente para o menos refringente. [II] Correta. A segunda condição para haver reflexão total é que o ângulo de incidência seja maior que o ângulo limite. [III] Incorreta. Essa não é uma condição para haver reflexão total. Resposta da questão 14: [C] Na incidência normal, quando o raio incide no prisma não ocorre desvio. Na emergência sofre maior desvio a radiação para a qual o prisma apresenta maior índice de refração, ou seja, a luz azul. Resposta da questão 15: [B] Justificando as afirmativas incorretas: [I] A frequência depende somente da fonte do feixe luminoso. Quando um feixe passa de um meio para outro (refração) a fonte é a mesma e por isso a frequência permanece constante. [III] O fenômeno da dispersão ocorre exatamente quando a velocidade de propagação de um meio depende da frequência. As afirmativas [II] e [IV] estão corretas, portanto a resposta é a [B]. Resposta da questão 16: [D] Lei de Snell: n 1.sen θi n 2.senθr 2 2, 4.sen30º n 2.sen45º 2,4 0,5 n 2. n2 1,70 2 Resposta da questão 17: [D] O ângulo de incidência (i) de reflexão (i ) e de refração (r) são todos medidos em relação à norma à superfície. Então: i 90º 55º i 35º. O ângulo de reflexão é igual ao de incidência: i' i 35º. Adotando sen 35 = 0,57 e aplicando a lei de Snell, vem: sen i nágua sen 35º 1,33 0,57 0,57 1,33 sen r 0,43. sen r n sen r 1 sen r 1,33 ar Consultando uma tabela trigonométrica, verificamos que r = 25,5º. Resposta da questão 18: [A]

18 Como nada foi dado a respeito das grandezas referentes a essas radiações, é necessário que se tenha memorizado suas propriedades. A tabela abaixo fornece a ordem do espectro visível da luz branca e os comportamentos das grandezas referentes às radiações componentes. A seta indica o sentido crescente da grandeza. A figura a seguir representa o comportamento dos três raios, de acordo com a tabela: menor desvio para o vermelho e maior desvio para o violeta. Assim:. Resposta da questão 19: [B] Observe o trajeto feito pelo raio luminoso: O ângulos 1 e 2 são iguais (alternos internos). Os ângulos 2 e 3 são iguais (reflexão). Os ângulos 3 e 4 são iguais (alternos internos). Portanto: n A.sen n V.sen1 n A.sen n V.sen4, pois 1 4

19 Resposta da questão 20: [C] O asfalto se aquece, aquecendo as camadas de ar próximas a ele; quanto mais baixa a camada, maior a sua temperatura. Por isso a temperatura do ar diminui com a altura da camada. O ar quente sobe, fazendo com que as camadas mais baixas se tornem mais rarefeitas. Portanto, há aumento da densidade com a altura da camada. Consequentemente, o índice de refração também sofre um aumento, sendo as camadas inferiores menos refringentes. A passagem de um raio de uma camada (+) refringente para outra ( ) refringente faz com que o raio se afaste da normal na trajetória descendente, fazendo aumentar o ângulo de refração, até atingir o ângulo limite e a reflexão total, acontecendo o inverso na trajetória ascendente. Resposta da questão 21: [E] A luz sempre vai do objeto para o observador. No primeiro caso, o peixe é objeto e o homem é o observador. A luz está passando da água (meio mais refringente) para o ar (meio menos refringente), afastando-se da normal, de acordo com a lei de Snell. Por isso o homem deve fazer pontaria em C. No segundo caso, o inseto é objeto e o peixe arqueiro é o observador. A luz está passando do ar (meio menos refringente) para a água (meio mais refringente), aproximando-se da normal, de acordo com a lei de Snell. Por isso o peixe arqueiro deve fazer pontaria em 3. Resposta da questão 22: [A]

20 Pela lei de Snell, sabemos que, quando um raio de luz passa do meio (-) refringente para o (+) refringente, ele se aproxima da normal, afastando-se quando em sentido oposto. É o que está registrado na Figura 1, e no enunciado. Por isso: r 1 < i e e > r 2. Aplicando a lei de Snell na Figura 2: sen n sen. senr i P ' i senr ' 1 n 1 ar np nar De acordo com o enunciado, o índice de refração do vidro em relação ao ar diminui com o aumento do comprimento de onda. Então: ' senr 1 > senr 1 r ' 1 > r 1. Ao sair do prisma o raio deve se afastar na normal, o que nos leva ao trajeto da Figura 2. Resposta da questão 23: [B] Mais refringente significa maior índice de refração. Resposta da questão 24: [E] Da Lei de Snell: seni nvidro narseni senr. Por essa expressão, vemos que a luz que apresenta menor senr nar nvidro ângulo de refração (a que mais desvia) é a que apresenta maior índice de refração, no caso o violeta. Aliás, os desvios crescem na sequência mostrada na figura: Vermelha (Vm), Alaranjada (Al), Amarela (Am), Verde (Vd), Azul (Az) e Violeta (Vl).

21 Resposta da questão 25: [B] Dados: n p = 1,5; n ar = 1; sen 6 = 0,104 e sen 9 = 0,157. A figura a seguir ilustra a situação, mostrando a trajetória do raio até a reflexão no espelho plano. Na primeira face, a incidência é normal, portanto não há desvio. Para a segunda face, aplicamos a lei de Snell: n p sen i = n ar sen r 1,5 sen 6 = 1 sen r 1,5 (0,104) = sen r sen r = 0,157 r = 9º. A partir daí, acompanhando a figura, concluímos que o ângulo de reflexão no espelho plano é 3. Resposta da questão 26: [A] seni ngota narseni De acordo com a Lei de Snell: senr senr n n ar Como o índice de refração da gota é maior para a luz azul, essa radiação apresenta menor ângulo de refração (r a < r v ) ou seja, sofre maior desvio ao se refratar. gota Resposta da questão 27: [E] Sabemos que ao mudar de meio, a frequência do feixe não se altera. O comprimento de onda pode ser obtido a partir da lei de Snell. seni nagua v n ar ar agua ar. Como n agua > n ar ar > agua. senr n v n ar agua agua ar agua Resposta da questão 28: [A] Observe o triângulo sombreado da figura

22 X X 15,6 senr 0,64 15,6 32 Snell 1xsen60 nxsenr n 1,35 0,64 Resposta da questão 29: [B] Resposta da questão 30: [A]