REFRAÇÃO DA LUZ. O desvio mencionado ocorre devido à diferença entre os Índices de Refração dos meios 1 e 2. E o que é Índice de Refração?
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- William Chaplin Santarém
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1 A Refração Luminosa ocorre quando um feixe de luz é desviado ao mudar seu meio de propagação. Ou seja, ao passar de um meio para outro. Confira como pode ocorrer esse fenômeno: Refração Regular à esquerda e Refração Difusa à direita LEIS DA Para entender as duas leis da Refração, leve em consideração a representação a seguir, onde RI é o raio incidente, RR é o raio refletido, i é o ângulo de incidência e r é o ângulo de refração. O meio 1 possui índice de refração n1 e o meio 2 possui índice n2. 1 A luz que se propaga no ar tem velocidade diferente da luz que se propaga na água. Por isso temos a impressão de que o lápis está quebrado dentro do copo 1ª Lei: O raio incidente, o raio refratado e a reta normal N pertencem ao mesmo plano. Considere sempre o plano bidimensional. Se n1> n2: Raio refratado se afasta da reta normal. Se n1< n2: Raio refratado se aproxima da reta normal. O desvio mencionado ocorre devido à diferença entre os Índices de Refração dos meios 1 e 2. E o que é Índice de Refração? ÍNDICE DE (n): O índice de refração do meio indica sua refringência e comparando-se essas refringências de cada meio, saberemos a direção do raio de luz que sofre a refração. n = c v c = velocidade da luz no vácuo = m/s v = velocidade da luz no meio 2ª Lei: Lei de Snell Descartes: Relaciona os índices de refração com os ângulos i e r. Com ela é possível determinar os ângulos e até as velocidades da luz nos meios em questão! n1. seni = n2. senr Já vimos no Índice de Refração que n = c/v. Então, substituindo na equação acima temos outra forma de escrever a Lei de Snell Descartes: seni v1 = senr v2
2 REFLEXÃO TOTAL O fenômeno da Reflexão Total acontece quando a luz se propaga de um meio de maior índice de refração para um de menor índice e índice com um ângulo mínimo, chamado ângulo limite (L). Na reflexão total, o raio emergente é rasante, ou seja, paralelo à superfície de separação entre os meios. Pela Lei de Snell Descartes, temos: n1. seni = n2. senr n1. senl = n2.1 (o ângulo de refração vale 90 ) senl = n1 n2 2 QUESTÕES DE VESTIBULAR 1. Conceito de Refração (FUVEST) Suponha que exista um outro universo no qual há um planeta parecido com o nosso, com a diferença de que a luz visível que o ilumina é monocromática. Um fenômeno ótico causado por esta luz, que não seria observado neste planeta, seria: a) a refração. b) a reflexão. c) a difração. d) o arco-íris. e) a sombra. 2. Conceito de Refração (UNESP) Um pincel de luz emerge de um bloco de vidro comum para o ar na direção e sentido indicados na figura a seguir. Assinale a alternativa que melhor representa o percurso da luz no interior do vidro. a) A b) B c) C d) D e) E
3 3. Lei de Snell Descartes (UEL) O esquema a seguir representa um raio de luz r que se propaga do meio 1 para o meio 2. De acordo com os dados, o seno do ângulo limite de refração do meio 2 para o meio 1 é a)( 3 )/3 b)( 3 )/2 c)( 2 )/2 d)( 2 )/3 e)2/ Lei de Snell Descartes (FUVEST) Um raio rasante, de luz monocromática, passa de um meio transparente para outro, através de uma interface plana, e se retrata num ângulo de 30 com a normal, como mostra a figura adiante. Se o ângulo de incidência for reduzido para 30 com a normal, o raio refratado fará com a normal um ângulo de, aproximadamente: a) 90 b) 60 c) 30 d) 15 e) Trigonometria, Lei de Snell Descartes (UNESP) A figura a seguir indica a trajetória de um raio de luz que passa de uma região semicircular que contém ar para outra de vidro, ambas de mesmo tamanho e perfeitamente justapostas.
4 4 Determine, numericamente, o índice de refração do vidro em relação ao ar. 6. Lei de Snell Descartes (UEL) Um feixe de luz está se propagando nos meios I e II separados por uma superfície plana S, conforme o esquema a seguir. De acordo com o esquema e a tabela de dados, o índice de refração do meio II em relação ao meio I é igual a a) 0,701 b) 0,812 c) 1,00 d) 1,16 e) 1,23 7. Lei de Snell Descartes (UNESP) A figura mostra a trajetória de um raio de luz que se dirige do ar para uma substância X. Usando a lei de Snell e a tabela dada, é possível concluir que o índice de refração da substância X em relação ao ar é igual a a) 0,67. b) 0,90. c) 1,17. d) 1,34. e) 1, Conceitos de Refração; Reflexão total
5 (UNESP) A figura a seguir mostra um raio de luz monocromática propagando-se no ar e atingindo o ponto A da superfície de um paralelepípedo retângulo feito de vidro transparente. A linha pontilhada, normal à superfície no ponto de incidência do raio luminoso, e os três raios representados estão situados num mesmo plano paralelo a uma das faces do bloco. a) De acordo com a figura, que fenômenos estão ocorrendo no ponto A? b) O ângulo limite para um raio da luz considerada, quando se propaga desse vidro para o ar, é 42. Mostre o que acontecerá com o raio no interior do vidro ao atingir o ponto B Conceitos; Lei de Snell Descartes; Reflexão total (UFBA) Na(s) questão(ões) a seguir escreva nos parênteses a soma dos itens corretos. A figura a seguir representa um raio de luz monocromática R, que incide na base de um recipiente de vidro que contém uma camada de água. Considerem-se: sen19 = 0,33; sen 30 = 0,50; sen 60 = 0,86; e os índices de refração do vidro, da água e do ar respectivamente iguais a 1,5, 1,3 e 1,0. Nessas condições, é correto afirmar: (01) Quando a luz passa do ar para o vidro, a sua velocidade de propagação é alterada. (02) Uma parcela da luz incidente será refletida sob um ângulo de 30 em relação ao plano da lâmina de vidro. (04) Uma parcela da luz incidente será absorvida pelo vidro. (08) O raio de luz sofrerá reflexão total, ao passar do vidro para a água.
6 (16) Haverá um raio de luz refratado da água para o ar. Soma ( ) 10. Reflexão Total (UEL) Um raio de luz se propaga do meio (1), cujo índice de refração vale 2, para outro meio (2) seguindo a trajetória indicada na figura a seguir. 6 Dados: sen 30 = ½ sen 45 = 2 /2 sen 60 = 3 /2 O ângulo limite para esse par de meios vale a) 90 b) 60 c) 45 d) 30 e) zero. 11. Reflexão total (UFV) A figura abaixo ilustra um raio de luz incidindo na interface de dois meios, vidro e ar, de índices de refração 1,5 e 1,0, respectivamente. Sabendo-se que o ângulo crítico, ou ângulo limite, entre o vidro e o ar é aproximadamente 42, a única situação que retrata corretamente as trajetórias dos raios refletido e refratado é: 12. Lei de Snell Descartes (UECE) Uma folha de papel, com um texto impresso, está protegida por uma espessa placa de vidro. O índice de refração do ar é 1,0 e o do vidro 1,5. Se a placa tiver 3 cm de espessura, a distância do topo da placa à imagem de uma letra do texto, quando observada na vertical, é:
7 7 a) 1 cm b) 2 cm c) 3 cm d) 4 cm 13. Conceitos de Refração (UFMG) Um professor pediu a seus alunos que explicassem por que um lápis, dentro de um copo com água, parece estar quebrado, como mostrado nesta figura: Bruno respondeu: "Isso ocorre, porque a velocidade da luz na água é menor que a velocidade da luz no ar". Tomás explicou: "Esse fenômeno está relacionado com a alteração da frequência da luz quando esta muda de meio". Considerando-se essas duas respostas, é CORRETO afirmar que a) apenas a de Bruno está certa. b) apenas a de Tomás está certa. c) as duas estão certas. d) nenhuma das duas está certa. 14. Conceitos de Refração (ENEM MEC) As lentes fotocromáticas escurecem quando expostas à luz solar por causa de reações químicas reversíveis entre uma espécie incolor e outra colorida. Diversas reações podem ser utilizadas, e a escolha do melhor reagente para esse fim se baseia em três principais aspectos: (i) o quanto escurece a lente; (ii) o tempo de escurecimento quando exposta à luz solar; e (iii) o tempo de esmaecimento em ambiente sem forte luz solar. A transmitância indica a razão entre a quantidade de luz que atravessa o meio e a quantidade de luz que incide sobre ele. Durante um teste de controle para o desenvolvimento de novas lentes fotocromáticas, foram analisadas cinco amostras, que utilizam reagentes químicos diferentes. No quadro, são apresentados os resultados.
8 8 Considerando os três aspectos, qual é a melhor amostra de lente fotocromática para se utilizar em óculos? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 (E) Conceitos de Refração (ENEM MEC) 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 ângulo fixo e maior do que zero, qualquer modificação no ângulo do feixe refratado indicará adulteração do combustível. Em uma fiscalização rotineira, o teste apresentou o valor 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. 16. Conceitos de Refração (ENEM MEC) É comum aos fotógrafos tirar fotos coloridas em ambientes iluminados por lâmpadas fluorescentes, que contêm uma forte composição de luz verde. A consequência desse fato na fotografia é que todos os objetos claros, principalmente os brancos, aparecerão esverdeados. Para equilibrar as cores, deve-se usar um filtro adequado para diminuir a intensidade da luz verde que chega aos sensores da câmera fotográfica. Na escolha desse filtro, utiliza-se o conhecimento da composição das cores-luz primárias: vermelho, verde e azul; e das cores-luz secundárias: amarelo = vermelho + verde, ciano = verde + azul e magenta = vermelho + azul. Disponível em: Acesso em: 20 maio 2014 (adaptado). Na situação descrita, qual deve ser o filtro utilizado para que a fotografia apresente as cores naturais dos objetos? (A) Ciano. (B) Verde.
9 (C) Amarelo. (D) Magenta. (E) Vermelho. 17. Conceitos de Refração (ENEM MEC) Certos tipos de superfícies na natureza podem refletir luz de forma a gerar um efeito de arco-íris. Essa característica é conhecida como iridescência e ocorre por causa do fenômeno da interferência de película fina. A figura ilustra o esquema de uma fina camada iridescente de óleo sobre uma poça d água. Parte do feixe de luz branca incidente 1 interface ar/óleo e sofre inversão de fase 2, o que equivale a uma mudança de meio comprimento de onda. A parte refratada do feixe 3 incide na interface óleo/água e sofre reflexão sem inversão de fase 4. O observador indicado enxergará aquela região do filme com coloração equivalente à do comprimento de onda que sofre interferência completamente construtiva entre os raios 2 e 5, mas essa condição só é possível para uma espessura mínima da película. Considere que o caminho percorrido em 3 e 4 corresponde ao dobro da espessura E da película de óleo. 9 Expressa em termos do comprimento de onda (λ), a espessura mínima é igual a (A) λ/4. (B) λ/2. (C) 3λ/4 (D) λ. (E) 2λ. 18. Conceitos de Refração (ENEM MEC) 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. Disponível em: Acesso em: 6 set (adaptado).
10 O fenômeno ótico que, segundo os pesquisadores, provoca a Fata Morgana é a (A) ressonância. (B) refração. (C) difração. (D) reflexão. (E) difusão. 10 GABARITO 1. D 2. C 3. A 4. D 5. 1,5 6. E 7. E 8. a) Reflexão e Refração. b) Observe o esquema a seguir: = C 11. B 12. B 13. A 14. C 15. E 16. D 17. B 18. B
PROFESSORA: Bárbara. c) a difração. d) o arco-íris.
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