1. (Fuvest) Note e adote (graus) sen cos 25 0,42 0, ,50 0, ,71 0, ,77 0, ,82 0, ,87 0, ,91 0,42 n sen n sen

Transcrição

1 1. (Fuvest) Uma fibra ótica é um guia de luz, flexível e transparente, cilíndrico, feito de sílica ou polímero, de diâmetro não muito maior que o de um fio de cabelo, usado para transmitir sinais luminosos a grandes distâncias, com baixas perdas de intensidade. A fibra ótica é constituída de um núcleo, por onde a luz se propaga e de um revestimento, como esquematizado na figura acima (corte longitudinal). Sendo o índice de refração do núcleo 1,60 e o do revestimento, 1,45, o menor valor do ângulo de incidência do feixe luminoso, para que toda a luz incidente permaneça no núcleo, é, aproximadamente, Note e adote (graus) sen cos 25 0,42 0, ,50 0, ,71 0, ,77 0, ,82 0, ,87 0, ,91 0,42 n sen n sen a) 45º. b) 50º. c) 55º. d) 60º. e) 65º. 2. (Unifesp) Dois raios de luz, um vermelho (v) e outro azul (a), incidem perpendicularmente em pontos diferentes da face AB de um prisma transparente imerso no ar. No interior do prisma, o ângulo limite de incidência na face AC é 44 para o raio azul e 46 para o vermelho. A figura que mostra corretamente as trajetórias desses dois raios é: Página 1 de 7

2 3. (Unesp) Um prisma de vidro imerso em água, com a face AB perpendicular à face BC, e a face AC com uma inclinação de 45 em relação a AB, é utilizado para desviar um feixe de luz monocromático. O feixe penetra perpendicularmente à face AB, incidindo na face AC com ângulo de incidência de 45. O ângulo limite para a ocorrência de reflexão total na face AC é 60. Considerando que o índice de refração do vidro é maior que o da água, a trajetória que melhor representa o raio emergente é a) I. b) IV. c) II. d) V. e) III. 4. (Unifesp) Um raio de luz monocromática provém de um meio mais Página 2 de 7

3 refringente e incide na superfície de separação com outro meio menos refringente. Sendo ambos os meios transparentes, pode-se afirmar que esse raio, a) dependendo do ângulo de incidência, sempre sofre refração, mas pode não sofrer reflexão. b) dependendo do ângulo de incidência, sempre sofre reflexão, mas pode não sofrer refração. c) qualquer que seja o ângulo de incidência, só pode sofrer refração, nunca reflexão. d) qualquer que seja o ângulo de incidência, só pode sofrer reflexão, nunca refração. e) qualquer que seja o ângulo de incidência, sempre sofre refração e reflexão. 5. (Unifesp) O gráfico mostra a relação entre os ângulos de incidência e de refração entre dois materiais transparentes e homogêneos, quando um raio de luz incide sobre a superfície de separação entre esses meios, qualquer que seja o sentido do percurso. Se esses materiais fossem utilizados para produzir a casca e o núcleo de fibras ópticas, deveria compor o núcleo da fibra o meio a) A, por ser o mais refringente. b) B, por ser o menos refringente. c) A, por permitir ângulos de incidência maiores. d) B, porque nele a luz sofre maior desvio. e) A ou B, indiferentemente, porque nas fibras ópticas não ocorre refração. 6. (Unesp) A figura adiante mostra, esquematicamente, o comportamento de um raio de luz que atinge um dispositivo de sinalização instalado numa estrada, semelhante ao conhecido "olho-de-gato". Página 3 de 7

4 De acordo com a figura responda: a) Que fenômenos ópticos ocorrem nos pontos I e II? b) Que relação de desigualdade deve satisfazer o índice de refração do plástico para que o dispositivo opere adequadamente, conforme indicado na figura? 7. (Unesp) Uma haste luminosa de 2,5 m de comprimento está presa verticalmente a uma boia opaca circular de 2,26 m de raio, que flutua nas águas paradas e transparentes de uma piscina, como mostra a figura. Devido à presença da boia e ao fenômeno da reflexão total da luz, apenas uma parte da haste pode ser vista por observadores que estejam fora da água. Considere que o índice de refração do ar seja 1,0, o da água da piscina 4, 3 sen 48,6 = 0,75 e tg 48,6 = 1,13. Um observador que esteja fora da água poderá ver, no máximo, uma porcentagem do comprimento da haste igual a a) 70%. b) 60%. c) 50%. d) 20%. e) 40%. 8. (Unesp 2017) Dentro de uma piscina, um tubo retilíneo luminescente, com 1m de comprimento, pende, verticalmente, a partir do centro de uma boia circular opaca, de 20 cm de raio. A boia flutua, em equilíbrio, na superfície da água da piscina, como representa a figura. Página 4 de 7

5 Sabendo que o índice de refração absoluto do ar é 1,00 e que o índice de refração absoluto da água da piscina é 1,25, a parte visível desse tubo, para as pessoas que estiverem fora da piscina, terá comprimento máximo igual a a) 45 cm. b) 85 cm. c) 15 cm. d) 35 cm. e) 65 cm. Página 5 de 7

6 Gabarito: Resposta da questão 1: [E] Basta calcularmos o ângulo limite, que é o ângulo de incidência ( ) no meio mais refringente (núcleo) que provoca uma emergência rasante (90 ) no meio menos refringente (revestimento). Dados: n núcleo = 1,60; n revest = 1,45. Aplicando a lei de Snell: nresvest 1,45 nnúcleosen nrevestsen90 sen sen 0,91. n 1,60 Consultando a tabela dada: = 65. Resposta da questão 2: [E] núcleo Resolução O ângulo de incidência, tanto para o raio azul quanto para o vermelho é 45. Isto significa que o vermelho não ultrapassa o limite, refratando-se, enquanto que o azul ultrapassa o limite e sofre, na face AC, reflexão total. Resposta da questão 3: [E] Resposta da questão 4: [B] Resposta da questão 5: [A] Resposta da questão 6: a) I - reflexão, II - refração. b) N > 2. Resposta da questão 7: [D] A figura ilustra o fenômeno ocorrido. Página 6 de 7

7 Aplicando a Lei de Snell para o dioptro ar-água: nágua seni nar sen90 seni 1 1 seni seni Da tabela dada: i = 48,6 tgi = 1,13. Mas, da figura: R 2,26 2,26 tgi 1,13 h h 2 m. h h 1,13 Ainda da figura, a parte visível da haste (y) é: y h H y H h 2,5 2 y 0,5 m. Em valores percentuais: 0,5 50 y(%) 100 2,5 2,5 y(%) 20%. Resposta da questão 8: [B] Na figura, o ângulo θ é o ângulo limite e h é o comprimento máximo da parte visível da haste. Aplicando a lei de Snell: 1 nágua senθ nar sen90 1,25 senθ 1 sen θ senθ 0,8. 1,25 Pela relação fundamental da trigonometria: cosθ 0,6. No triângulo retângulo ABC, tem-se: 0,2 senθ 0,2 0,8 0,2 4 0,2 3,4 tg θ 0,6 4 4h h 1 h cosθ 1 h 0,6 1 h 3 1 h 4 h 0,85 m h 85 cm. Página 7 de 7