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

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1 1. (Fuvest 2016) 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 n sen( θ ) n sen( θ ) 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 (G1 - ifsul 2016) Ao passar de um meio mais refringente para um menos refringente, um raio de luz monocromática que incide de forma oblíqua a) sofre reflexão total. b) se aproxima da normal. c) permanece na mesma direção. d) se afasta da normal. Página 1 de 14

2 3. (Ufjf-pism ) No seu laboratório de pesquisa, o aluno Pierre de Fermat utiliza um sistema de fibras ópticas para medir as propriedades ópticas de alguns materiais. A fibra funciona como um guia para a luz, permitindo que esta se propague por reflexões totais sucessivas. Em relação aos fenômenos de reflexão e refração, assinale a alternativa CORRETA: a) A reflexão total só pode ocorrer quando a luz passa de um meio menos refringente para um mais refringente; b) A reflexão total só pode ocorrer quando a luz passa de um meio mais refringente para um menos refringente; c) A luz não sofre reflexões no interior da fibra óptica, ela simplesmente se curva junto com a curvatura da fibra; d) O efeito de reflexão total só ocorre em função da proteção plástica que envolve as fibras; sem a proteção, a luz irá se perder; e) A Lei de Snell não prevê que ocorra o fenômeno de refração. 4. (Uece 2016) 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. 5. (Uece 2016) 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. Página 2 de 14

3 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Utilize o enunciado e o gráfico abaixo para responder à(s) questão(ões) a seguir. Um feixe de luz branca incide em uma das faces de um prisma de vidro imerso no ar. Após atravessar o prisma, o feixe emergente exibe um conjunto de raios de luz de diversas cores. Na figura abaixo, estão representados apenas três raios correspondentes às cores azul, verde e vermelha. 6. (Ufrgs 2016) O fenômeno físico responsável pela dispersão da luz branca, ao atravessar o prisma, é chamado a) difração. b) interferência. c) polarização. d) reflexão. e) refração. 7. (Fgv 2015) 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. Página 3 de 14

4 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. c) ncr nar n po. d) nar ncr n po. e) npo ncr n ar. 8. (Ufrgs 2015) Na figura abaixo, um raio luminoso i, propagando-se no ar, incide radialmente sobre 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) Página 4 de 14

5 b) c) d) e) 9. (Unesp 2015) 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. Página 5 de 14

6 O que foi descrito no texto e na figura caracteriza um fenômeno ondulatório chamado a) reflexão. b) difração. c) refração. d) interferência. e) polarização. 10. (Enem PPL 2015) 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 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 Página 6 de 14

7 b) 3 3 c) 2 d) 1 2 e) (Ufu 2015) Quando um raio de luz, vindo do Sol, atinge a Terra, muda sua trajetória inicial. Por isso, vemos o Sol antes mesmo de ele ter, de fato, se elevado acima do horizonte, ou seja, podemos considerar que vemos o Sol aparente e não o real, conforme indica a figura a seguir. Esse efeito ocorre devido ao fenômeno óptico chamado a) reflexão. b) dispersão. c) refração. d) difração. 12. (Ufpr 2014) Um sistema de espelhos, esquematizado na figura abaixo, está imerso num meio 1 cujo índice de refração é 2. Página 7 de 14

8 Um raio luminoso incide sobre o espelho horizontal pela trajetória a fazendo um ângulo de º em relação à reta normal deste espelho. Após esta reflexão, o raio segue a trajetória b e sofre nova reflexão ao atingir outro espelho, que está inclinado de 75 em relação à horizontal. Em seguida, o raio refletido segue a trajetória c e sofre refração ao passar deste meio para um meio 2 cujo índice de refração é igual a 1, passando a seguir a trajetória d. Utilizando estas informações, determine o ângulo de refração θ, em relação à reta normal da interface entre os meios 1 e (Fmp 2014) A figura acima ilustra um raio monocromático que se propaga no ar e incide sobre uma lâmina de faces paralelas, delgada e de espessura d com ângulo de incidência igual a 60. O raio sofre refração, se propaga no interior da lâmina e, em seguida, volta a se propagar no ar. Se o índice de refração do ar é 1, então o índice de refração do material da lâmina é a) b) c) Página 8 de 14

9 d) 6 e) (G1 - ifpe 2014) Quando olhamos uma piscina, estando em pé e do lado de fora da mesma, sempre temos a impressão de que ela tem uma profundidade diferente da que percebemos quando nela mergulhamos. Isso se deve ao fato de que o ar atmosférico e a água têm índices de refração absolutos diferentes. Se a profundidade real de uma piscina é 2,0 m e os índices de refração absolutos do ar atmosférico e da água da piscina valem 1,0 e 1,3, respectivamente, é correto dizer que um observador em pé, fora da piscina, verá que a sua profundidade será, aproximadamente, em metros: a) 1,5 b) 1,2 c) 2,4 d) 2,6 e) 1,0 15. (Ibmecrj 2013) 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) 2 b) 3 c) 3 d) 0,75 e) 0,5 Página 9 de 14

10 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: nar senθ nágsen senθ 1,4 2 senθ 0,7 θ 45. Resposta da questão 2: [D] De acordo com a lei de Snell e Descartes, quando um raio de luz incide obliquamente na fronteira entre dois meios transparentes e homogêneos, com sentido de propagação do mais refringente para o menos refringente, ele desvia afastando-se da normal. A reflexão total só ocorre quando o ângulo de incidência é maior que o ângulo limite. Resposta da questão 3: [B] Página 10 de 14

11 A rigor, não há alternativa correta. A resposta dada como correta [B] afirma que só pode ocorrer reflexão total quando a luz passa de um meio mais refringente para um menos refringente. Ora, se a luz passa não ocorre reflexão total. Essa afirmação ficaria melhor se alterada para: A reflexão total só pode ocorrer quando o sentido de propagação da luz é do meio mais refringente para um menos refringente. Quando ocorre reflexão total a luz não passa. Resposta da questão 4: [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 5: [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 6: [E] A dispersão da luz ao atravessar o prisma é devido ao fenômeno da refração, em que um feixe de luz ao mudar de meio, sofre alteração na sua velocidade de propagação com a manutenção de sua frequência. Resposta da questão 7: [B] Utilizando a Lei de Snell, tem-se que: θ n sen cte. Página 11 de 14

12 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 [II] Refração na separação polímero-cristal: n. Como na situação anterior, a luz aproxima-se da normal após a refração. Logo, podemos concluir que ncr npo. ar Assim, nem existe a necessidade de analisar a terceira refração, pois temos o resultado de que ncr npo nar. Resposta da questão 8: [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 9: [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 10: [A] Dados: nm 1; θp 60 ; θr 30. Aplicando a Lei de Snell: 3 1 nm senθp nl senθr 1sen60 nl sen30 nl n L Resposta da questão 11: [C] Página 12 de 14

13 A atmosfera da Terra funciona como uma lente, refratando os raios luminosos, provocando uma imagem aparente tendo o Sol em uma posição mais alta no horizonte. Este fenômeno ondulatório chama-se refração e ocorre também no pôr do sol. A refração caracteriza-se por uma mudança de velocidade da onda luminosa ao passar de um meio para outro. Verificamos esse efeito ao colocar um lápis dentro de um copo com água. Resposta da questão 12: A figura mostra os ângulos relevantes para a resolução da questão. Aplicando a lei de Snell na refração: n sen θ n sen θ 2 sen 30 1 sen θ sen θ sen θ 2 2 θ 45. Resposta da questão 13: [B] A figura mostra os ângulos de incidência e refração: Página 13 de 14

14 Nessa figura: d tgr 1 r 45. d Aplicando a lei de Snell: nar sen i nlsen r 1 sen 60 nl sen 45 n L n L n L. 2 Resposta da questão 14: [A] Considerando que o observador esteja olhando verticalmente para baixo, temos: di nar di 1 2,0 di 1 di 1,54 m di 1,5 m. d n 2 1,3 1,3 o áb Resposta da questão 15: [C] senβ 0,5 β 30 Como α 2β α 60 Pela Lei de Snell, podemos escrever: 3 1 na senα nb senβ 1 nb nb Página 14 de 14