Exercícios Refração -1.

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1 Exercícios Refração Um raio luminoso vindo do vidro vai em direção ao ar sabendo que o ângulo de incidência é de 60º é correto afirmar: Dados: (índice de refração do vidro, n=2) (índice de refração do ar, n=1) a) a luz passa normalmente do vidro para o ar. b) nada se pode afirmar sobre o comportamento deste raio. c) o ângulo limita e de 45º e o raio sai rasante a superfície. d) o ângulo de incidência e maior que o ângulo limite e este raio sofre reflexão total. e) o ângulo de incidência e menor que o ângulo limite e a luz não sofre desvio. 2. Um helicóptero faz um voo de inspeção sobre as águas transparentes de uma certa região marítima e detecta um submarino a uma profundidade aparente de 450 m no momento em que seus centros estão unidos pela mesma vertical. O índice de refração absoluto da água do mar é 1,5 e o do ar é 1,0. Qual a profundidade real do submarino? a)150 m b)300 m c)600 m d)675 m e)900 m 3. A profundidade de uma piscina vazia é tal que sua parede, revestida com azulejos quadrados de 12 cm de lado, contém 12 azulejos justapostos verticalmente. Um banhista, na borda da piscina cheia de água (índice de refração da água igual a 4/3), olhando quase perpendicularmente, verá a parede da piscina formada por:

2 a) 12 azulejos de 9 cm de lado vertical. b) 9 azulejos de 16 cm de lado vertical. c) 16 azulejos de 9 cm de lado vertical. d) 12 azulejos de 12 cm de lado vertical. e) 9 azulejos de 12 cm de lado vertical. 4. (Espcex (Aman) 2015) 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 α, 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.

3 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 5.Tem-se um bloco de vidro transparente em forma de paralelepípedo reto, imerso no ar. Sua secção transversal ABCD está representada na figura abaixo. Um raio de luz monocromático, pertencente ao plano definido por ABCD, incide em I1, refratando-se para o interior do bloco e incidindo em I2. Sabendo-se que o índice de refração do vidro no ar vale 2 pode-se afirmar que: a) o ângulo limite para o dioptro plano vidro-ar é de 60. b) logo após a incidência em I 2, ocorre reflexão total. c) o ângulo limite para o dioptro plano vidro-ar é de 30. d) logo após a incidência em I 2, ocorre refração. e)o ângulo de refração vale 45 em I 1. 6.Um raio de luz propagando-se inicialmente no vidro, cujo índice de refração é 2, atinge a superfície que separa o vidro do ar com ângulo de incidência i. Podemos afirmar que haverá: a)refração só para i > 30º. b)refração só para i 30º. c)reflexão total só para i < 30º.

4 d)refração para qualquer valor de i. e)reflexão total para qualquer valor de i. 7.Na figura abaixo um raio luminoso que vem do meio A indo para outro meio transparente B. a)o meio A é mais refringente. b)a velocidade da luz é maior no meio B. c) Ao mudar do meio A para o maio B a velocidade e o comprimento de onda diminuem, mantendo a frequência constante. d)a reflexão total só ocorre do meio A para o meio B. e)o índice de refração de B é o dobro do índice de refração do meio A. 8.Um meio de índice de refração n = 2 tem em seu interior uma fonte de luz cujos raios atingem a superfície desse meio com o ar formando com a normal um ângulo de 45º. a)a luz emitida pela fonte atravessa totalmente a superfície. b)parte da luz que atinge a superfície é refletida, parte é refratada. c)toda a luz é absorvida pela superfície. d)a luz não atravessa a superfície pois sofre reflexão total. e) o raio sai rasante à superfície.

5 9-Considere a figura. Um raio luminoso, propagando-se num meio I, incide sobre a superfície plana de separação S entre ele e um meio II. Pode-se concluir que: Meio I Meio II S a)o meio I é mais refringente que o meio II. b)os dois meios têm o mesmo índice de refração. c)a velocidade de propagação da luz no meio I é maior que no meio II. d)a velocidade de propagação da luz no meio II é maior que no meio I. e)o fenômeno acima é o da reflexão total. 10- Nas figuras I, II e III, estão representados fenômenos físicos que podem ocorrer quando um feixe de luz incide na superfície de separação entre dois meios de índices de refração diferentes. Em cada uma delas, estão mostradas as trajetórias desse feixe. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que ocorre mudança no módulo da velocidade do feixe de luz apenas no(s) fenômeno(s) físico(s) representado(s) em: a) I b) II c) I e II d) I e III e) I, II e III 11- As fibras ópticas, de grande uso diagnóstico em Medicina (exame do interior do estômago e outras cavidades), devem sua importância ao fato de que nelas a luz se propaga sem "escapar" do seu interior, não obstante serem

6 feitas de material transparente. A explicação para o fenômeno reside na ocorrência, no interior das fibras, de: a)reflexão total da luz; b)dupla refração da luz; c)polarização da luz; d)difração da luz; e)interferência da luz. 12-UFPR Componentes da luz com cores diferentes propagam-se em um meio material refringente com velocidades diferentes, sendo isso um indicativo de que o material apresenta um índice de refração diferente para cada cor. A esse fenômeno dá-se o nome de dispersão cromática da luz. Devido a ele, em geral, feixes de luz com cores diferentes sofrem desvios diferentes ao passarem de um meio refringente para outro. Uma fonte emite luz formada pela composição de duas cores distintas. Para separar as duas cores foi montado o esquema experimental abaixo. O feixe 1, associado à cor 1, passa do meio A para o meio B, que é ar (n ar =1,0) e segue a trajetória mostrada na figura. O feixe 2, associado à cor 2, sofre reflexão interna total, e sai tangente à superfície que delimita os dois meios. Com isso, consegue-se separar os dois feixes. Quais são os valores dos índices de refração que o meio A deve apresentar para as cores 1 e 2 para que os feixes de cores 1 e 2 se comportem como na figura acima? 13-(UFRJ) Um cilindro maciço de vidro tem acima de sua base superior uma fonte luminosa que emite um fino feixe de luz, como mostra a figura. Um aluno deseja saber se toda luz que penetra por essa extremidade superior do tubo vai sair na outra extremidade, independentemente da posição da fonte F e, portanto, do ângulo de incidência α. Para tanto, o aluno analisa o raio luminoso

7 rasante e verifica que o ângulo de refração correspondente a esse raio vale 40.( Dados: sen 40 = 0,64 e n(ar) = 1 ) a) Obtenha o índice de refração do material do cilindro. b) Verifique se o raio rasante, após ser refratado e incidir na face lateral do cilindro, sofrerá ou não uma nova refração. Justifique sua resposta. 14-A luz vermelha se propaga no vidro com velocidade de 2, m/s e no ar com velocidade de 3, m/s. Um raio de luz vermelha, se propagando no ar, atinge uma das faces de um cubo de vidro com ângulo de incidência igual a 30. Qual o seno do ângulo de refração? 15-(UFV-MG) Um enfeite de Natal é constituído por cinco pequenas lâmpadas iguais e monocromáticas, ligadas em série através de um fio esticado de comprimento 5L. Uma das pontas do fio está presa no centro de um disco de madeira, de raio R, que flutua na água de uma piscina. A outra ponta do fio está presa no fundo da piscina, juntamente com uma das lâmpadas, conforme representado na figura a seguir: Durante a noite, quando as lâmpadas são acesas, um observador fora da piscina vê o brilho de apenas três das cinco lâmpadas. Sabendo que o índice de refração da água e o do ar são, respectivamente, n ÁGUA e n AR, pergunta-se:

8 a) Qual é o fenômeno que impede a visualização das lâmpadas? b) Qual par de lâmpadas não é visível? c) Qual é a relação entre R, L, n(h) e n(ar) para que duas das lâmpadas não sejam visíveis? 16.Um raio luminoso vai do ar pra água com um ângulo de incidência de 45 º e sofre refração formando um ângulo de 30º.Podemos afirmar que: Ar Água a)o ângulo de reflexão é de 90º. b)a água é menos refringente do que o ar. c)a velocidade da luz é maior na água do que no ar. d)o ângulo limite ocorre independentemente do sentido de propagação do raio. e)o raio de luz ao se propagar da água para o ar sairá rasante a superfície para um ângulo de incidência de 45º. 17.Tem-se um bloco de vidro transparente em forma de paralelepípedo reto, imerso no ar. Sua secção transversal ABCD está representada na figura abaixo. Um raio de luz monocromático, pertencente ao plano definido por ABCD, incide em I1, refratando-se para o interior do bloco e incidindo em I2. Sabendo-se que o índice de refração do vidro no ar vale 2 pode-se afirmar que:

9 a) o ângulo limite para o dioptro plano vidro-ar é de 60. b) logo após a incidência em I2, ocorre reflexão total. c) o ângulo limite para o dioptro plano vidro-ar é de 30. d) logo após a incidência em I2, ocorre refração. e)o ângulo de refração vale 45 em I1. 18.Um raio de luz monocromática incide perpendicularmente em uma das faces de um prisma equilátero e emerge de forma rasante pela outra face. Considerando 3 = 1,73 e supondo que o prisma imerso no ar, cujo índice de refração é 1, o índice de refração do material que constitui o prisma será, aproximadamente: a) 0,87 b) 1,15 c) 2,00 d) 1,41 e) 2,82 19.Um raio de luz monocromática, propagando-se num meio transparente A, cujo índice de refração é na = 1, incide na superfície S de separação com outro meio transparente B, de índice de refração nb = 2, e se refrata como mostra o

10 esquema a seguir. Qual o valor do ângulo limite quando a luz vai do meio B para o meio A? 20.Um raio de luz propagando-se inicialmente no vidro, cujo índice de refração é 2, atinge a superfície que separa o vidro do ar com ângulo de incidência i. Podemos afirmar que haverá: a)refração só para i > 30º. b)refração só para i 30º. c)reflexão total só para i < 30º. d)refração para qualquer valor de i. e)reflexão total para qualquer valor de i. 21.Um peixe está parado a 1,2 m de profundidade num lago de águas tranquilas e cristalinas. Para um pescador, que o observa perpendicularmente à superfície da água. Qual a profundidade aparente em que o peixe se encontra? (Dado: índice de refração da água em relação ao ar = 4/3) 22. A figura abaixo representa um raio luminoso, proveniente do ar e incidente numa placa de vidro plana. É correto afirmar que:

11 a) Sendo o ângulo de incidência de 60º e o ângulo de refração de 30º, a velocidade da luz no vidro é metade do que no ar. b) Sendo o ângulo de incidência de 60º e o ângulo de refração de 30º, a velocidade da luz no vidro é o dobro do que no ar. c) Sendo o ângulo de incidência de 60º e o ângulo de refração de 30º, o comprimento da luz no vidro é igual do que no ar. d) Sendo o ângulo de incidência de 60º e o ângulo de refração de 30º, a frequência da luz no vidro é metade do que no ar. e) Sendo o ângulo de incidência de 60º e o ângulo de refração de 30º, a velocidade da luz no vidro é 3 vezes menor do que no ar. GABARITO 1D 2D 3A 4B 5B 6B 7C 8D 9C 10D 11A 12n1 aproximadamente =1,06 (16/15) e n2 aproximadamente= 1,33 (4/3) 13. a) 1,56 b) O ângulo de incidência do raio na face lateral é de 50. Como o ângulo limite é 40, não haverá refração e o raio sofrerá uma reflexão total. Após refletir, ele tornará a incidir com ângulo de 50 na outra face, refletindo-se de novo e assim sucessivamente, até sair pela outra extremidade , a) reflexão total b) 1 e 2 c) R n (R 4L ) n Ar 2 2 Água 16.E 17.B 18.B 19.30º 20.B 21.0,9 m 22.E