LEI de SNELL - DESCARTES

Transcrição

1 Prof.Silveira Jr LEI de SNELL - DESCARTES 1. (Pucrj 017) Um feixe luminoso proveniente de um laser se propaga no ar e incide sobre a superfície horizontal da água fazendo um ângulo de 45 com a vertical. O ângulo que o feixe refratado forma com a vertical é: Dados: Índice de refração do ar: 1,0 Índice de refração da água: 1,5 1 sen 0 sen 45 sen 60 a) menor que 0. b) maior que 0 e menor que 45. c) igual a 45. d) maior que 45 e menor que 60. e) maior que 60.. (Fuvest 017) Em uma aula de laboratório de física, utilizando-se o arranjo experimental esquematizado na figura, foi medido o índice de refração de um material sintético chamado poliestireno. Nessa experiência, radiação eletromagnética, proveniente de um gerador de micro-ondas, propaga-se no ar e incide perpendicularmente em um dos lados de um bloco de poliestireno, cuja seção reta é um triângulo retângulo, que tem um dos ângulos medindo 5, conforme a figura. Um detetor de micro-ondas indica que a radiação eletromagnética sai do bloco propagando-se no ar em uma direção que forma um ângulo de 15 com a de incidência. A partir desse resultado, conclui-se que o índice de refração do poliestireno em relação ao ar para essa micro-onda é, aproximadamente, Note e adote: - índice de refração do ar: 1,0 - sen 15 0,

2 - sen 5 0,4 - sen 40 0,6 a) 1, b) 1,5 c) 1,7 d),0 e),. (Mackenzie 016) Considere dois meios refringentes A e B, separados por uma superfície plana, como mostra a figura acima. Uma luz monocromática propaga-se no meio A com velocidade v A e refrata-se para o meio B, propagando-se com velocidade v B Sendo o índice de refração absoluto do meio A, n A e do meio B, n B e β α, podese afirmar que a) na nb e va vb b) na nb e va vb c) na n B e va vb d) na nb e va vb e) na nb e va vb 4. (Enem PPL 015) 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 chamado de ângulo de polarização, e o ângulo de refração conformidade com a Lei de Snell. θ r estão em

3 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 0. Nessa situação, qual deve ser o índice de refração da lâmina para que o feixe refletido seja polarizado? a) b) c) d) 1 e) 5. (Enem 014) Uma proposta de dispositivo capaz de indicar a qualidade da gasolina vendida em postos e, consequentemente, evitar fraudes, poderia utilizar o conceito de refração luminosa. Nesse sentido, a gasolina não adulterada, na temperatura ambiente, apresenta razão entre os senos dos raios incidente e refratado igual a 1,4. Desse modo, fazendo incidir o feixe de luz proveniente do ar com um ângulo fixo e maior que zero, qualquer modificação no ângulo do feixe refratado indicará adulteração no combustível. Em uma fiscalização rotineira, o teste apresentou o valor de 1,9. Qual foi o comportamento do raio refratado? a) Mudou de sentido. b) Sofreu reflexão total. c) Atingiu o valor do ângulo limite. d) Direcionou-se para a superfície de separação. e) Aproximou-se da normal à superfície de separação. 6. (Ibmecrj 01) Um raio de luz monocromática se propaga do meio A para o meio B, de tal forma que o ângulo de refração β vale a metade do ângulo de incidência α. Se o índice de refração do meio A vale 1 e o sen β 0,5, o índice de refração do meio B vale: a) b) c) d) 0,75 e) 0,5

4 7. (Pucrj 01) Um feixe luminoso se propagando no ar incide em uma superfície de vidro. Calcule o ângulo que o feixe refratado faz com a normal à superfície sabendo que o ângulo de incidência θ i é de 60 e que os índices de refração do ar e do vidro, η ar e η vidro, são respectivamente 1,0 e. a) 0 b) 45 c) 60 d) 7 e) (Ufu 011) 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 (0º C) 1, Safira 1,7 Vidro de altíssima 1,9 dispersão Diamante,4 O raio de luz que se propaga inicialmente no diamante incide com um ângulo i 0º em um meio desconhecido, sendo o ângulo de refração r 45º. O meio desconhecido é: a) Vidro de altíssima dispersão b) Ar c) Água (0ºC) d) Safira 9. (Ufmg 010) 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)

5 b) c) d) 10. (Pucrs 010) 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 Vermelho 1,51 Amarelo 1,517 Verde 1,519 Azul 1,58 Violeta 1,5 Índice de refração do vidro relativo ao ar 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. 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.

6 Gabarito: Questão 1:A n1 senθ 1 1 n1 senθ 1 n senθ senθ senθ senθ n Comparando com os valores fornecidos pela questão temos que senθ deve ser menor que 0. 1, logo o Questão : B A figura mostra os ângulos de incidência (i) e de emergência (r). Aplicando a lei de Snell: np seni nar senr np sen5 1 sen40 np 0,4 0,6 np 1,5. Questão :D Nota-se que o raio refratado aproxima-se da normal β α, sendo o meio B mais refringente que A, logo a relação entre os índices de refração é: n n B A A velocidade de propagação da lua é mais lenta no meio mais refringente, portanto: v v B A Questão 4:A Dados: n m 1; θ p 60 ; θ r 0. Aplicando a Lei de Snell: 1 nm senθp nl senθr 1sen60 nl sen0 nl nl.

7 Questão 5: E Como os ângulos de incidência e refração são definidos no intervalo de 0 a 90, o menor ângulo tem menor seno. Sendo fixo e não nulo o ângulo de incidência, apliquemos a lei de Snell às duas situações, gasolina não adulterada e gasolina adulterada. sen i 1,4 sen r1 sen i sen r 1,4 0,74 sen r 0,74 sen r 1 sen i sen r1 sen i 1,9 1,9 sen r sen r sen r r r. 1 1 Portanto o raio refratado no caso da gasolina adulterada é menor do que para a gasolina não adulterada. Isso significa que o raio refratado aproximou-se da normal à superfície de separação. Questão 6: C senβ 0,5 β 0 Como α β α 60 Pela Lei de Snell, podemos escrever: 1 na senα nb senβ 1 nb nb. Questão 7: A Aplicando a lei de Snell: nar sen θ1 nvidro sen r 1 sen 60 sen r 1 sen r sen r r 0 Questão 8: D Lei de Snell: n 1.senθ i n.senθ r, 4.sen0º n.sen45º, 4 0,5 n. n 1,70 Questão 9: A De acordo com a Lei de Snell: sen i ngota narsen i sen r sen r nar ngota Como o índice de refração da gota é maior para a luz azul, essa radiação apresenta menor ângulo de refração (ra r v) ou seja, sofre maior desvio ao se refratar.

8 Questão 10: E Da Lei de Snell: seni nvidro narseni senr. Por essa expressão, vemos que a luz que apresenta senr n n ar vidro menor 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).