Sala de Estudos FÍSICA - Lucas trimestre Ensino Médio 1º ano classe: Prof.LUCAS Nome: nº ÓPTICA GEOMÉTRICA REFRAÇÃO 1. (Puccamp 1995) Um feixe de luz monocromática, que se propaga no meio 1 com velocidade de 8 3 10 m / s, incide na superfície S de separação com o meio, formando com a superfície um ângulo de 30. A velocidade do feixe no meio é 8 3 10 m / s. Dados: 1 sen30 cos 60 sen45 cos 45 3 sen60 cos30 O ângulo que o feixe forma com a superfície no meio vale a) 60 b) 45 c) 30 d) 10 e) 0. (Ibmecrj 013) 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) 3 c) 3 d) 0,75 e) 0,5
3. (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) 1,3 Safira 1,7 Vidro de altíssima dispersão 1,9 Diamante,4 O raio de luz que se propaga inicialmente no diamante incide com um ângulo i 30º 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 4. (Ufpe 011) A figura apresenta um experimento com um raio de luz que passa de um bloco de vidro para o ar. Considere a velocidade da luz no ar como sendo igual à velocidade da luz no vácuo. Qual é a velocidade da luz dentro do bloco de vidro, em unidades de 10 8 m/s? Dados: 8 Velocidade da luz no vácuo = 3 10 m/s ; sen 30 = 0,50; sen 45 = 0,71. 5. (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 1,513 Amarelo 1,517 Verde 1,519 Azul 1,58 Violeta 1,53 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. (Udesc 010) Um bastão é colocado sequencialmente em três recipientes com líquidos diferentes. Olhando-se o bastão através de cada recipiente, observam-se as imagens I, II e III, conforme ilustração a seguir, pois os líquidos são transparentes. Sendo n Ar, n I, n II e n III os índices de refração do ar, do líquido em I, do líquido em II e do líquido em III, respectivamente, a relação que está correta é: a) n Ar < n I < n II b) n II < n Ar < n III c) n I > n II > n III d) n III > n II > n I e) n III < n I < n II 7. (Ufpr 014) Um sistema de espelhos, esquematizado na figura abaixo, está imerso num meio 1 cujo índice de refração é. Um raio luminoso incide sobre o espelho horizontal pela trajetória a fazendo um ângulo de 60º 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 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.
8. (Fmp 014) 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) 6 3 6 d) 6 e) 3 9. (Ufms 006) Um raio de luz monocromática passa de um meio 1 para um meio e desse para um meio 3, conforme indicado na figura. Com relação à velocidade de propagação da luz nesses três meios, assinale a alternativa correta. a) v 1 > v > v 3 b) v 3 > v 1 > v c) v > v 3 > v 1 d) v 1 > v 3 > v e) v 3 > v > v 1 10. (Fuvest 016) 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 n1 sen( θ1) n sen( θ ) sen(0 ) 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(0 ) 0,94 a) θ 0 b) θ 30 c) θ 45 d) θ 60 e) θ 70 11. (Enem 01) Alguns povos indígenas ainda preservam suas tradições realizando a pesca com lanças, demonstrando uma notável habilidade. Para fisgar um peixe em um lago com águas tranquilas o índio deve mirar abaixo da posição em que enxerga o peixe. Ele deve proceder dessa forma porque os raios de luz a) refletidos pelo peixe não descrevem uma trajetória retilínea no interior da água. b) emitidos pelos olhos do índio desviam sua trajetória quando passam do ar para a água. c) espalhados pelo peixe são refletidos pela superfície da água. d) emitidos pelos olhos do índio são espalhados pela superfície da água. e) refletidos pelo peixe desviam sua trajetória quando passam da água para o ar. 1. (Fuvest 01) 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 5 0,4 0,91 30 0,50 0,87 45 0,71 0,71 50 0,77 0,64 55 0,8 0,57 60 0,87 0,50 65 0,91 0,4 n sen n sen 1 1
a) 45º. b) 50º. c) 55º. d) 60º. e) 65º. 13. (Uff 011) O fenômeno da miragem, comum em desertos, ocorre em locais onde a temperatura do solo é alta. Raios luminosos chegam aos olhos de um observador por dois caminhos distintos, um dos quais parece proveniente de uma imagem especular do objeto observado, como se esse estivesse ao lado de um espelho d água (semelhante ao da superfície de um lago). Um modelo simplificado para a explicação desse fenômeno é mostrado na figura abaixo. O raio que parece provir da imagem especular sofre refrações sucessivas em diferentes camadas de ar próximas ao solo. Esse modelo reflete um raciocínio que envolve a temperatura, densidade e índice de refração de cada uma das camadas. O texto a seguir, preenchidas suas lacunas, expõe esse raciocínio. A temperatura do ar com a altura da camada, provocando da densidade e do índice de refração; por isso, as refrações sucessivas do raio descendente fazem o ângulo de refração até que o raio sofra reflexão total, acontecendo o inverso em sua trajetória ascendente até o olho do observador. Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas. a) aumenta diminuição aumento diminuir b) aumenta diminuição diminuiзгo diminuir c) diminui aumento aumento aumentar d) diminui aumento diminuição aumentar e) não varia diminuição diminuição aumentar 14. (Unesp 013) Uma haste luminosa de,5 m de comprimento está presa verticalmente a uma boia opaca circular de,6 m de raio, que flutua nas águas paradas e transparentes de uma piscina, como mostra a figura. Devido а 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, sen 48,6 = 0,75 e tg 3 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) 0%. e) 40%. 15. (Ufmg 013) Ariete deseja estudar o fenômeno da dispersão da luz branca, ou seja, a sua decomposição em várias cores devido а dependência do índice de refração do material com a frequência. Para isso, ela utiliza um prisma de vidro cuja seção reta tem a forma de um triângulo retângulo isósceles. O índice de refração desse vidro é n 1,50 para a luz branca e varia em torno desse valor para as várias cores do espectro visível. Ela envia um feixe de luz branca em uma direção perpendicular a uma das superfícies do prisma que formam o ângulo reto, como mostrado na figura.
(Dados: sen 45 cos 45 0,707.) a) COMPLETE, na figura, a trajetória do feixe até sair do prisma. b) EXPLIQUE, detalhando seu raciocínio, o que acontece com esse feixe na superfície oposta ao ângulo reto. c) Ariete observa a dispersão da luz branca nesse experimento? JUSTIFIQUE sua resposta. 16. (Ufpa 013) O arco-íris é um fenômeno óptico que acontece quando a luz branca do Sol incide sobre gotas esféricas de água presentes na atmosfera. A figura abaixo mostra as trajetórias de três raios de luz, um vermelho (com comprimento de onda λ 700 nm), um verde λ 546 nm e um violeta λ 436 nm, que estão num plano que passa pelo centro de uma esfera (também mostrada na figura). Antes de passar pela esfera, estes raios fazem parte de um raio de luz branca incidente. Analisando as trajetórias destes raios quando passam do meio para a esfera e da esfera, de volta para o meio, é correto afirmar que a) o índice de refração da esfera é igual ao índice de refração do meio. b) o índice de refração da esfera é maior do que o do meio e é diretamente proporcional ao comprimento de onda λ da luz. c) o índice de refração da esfera é maior do que o do meio e é inversamente proporcional ao comprimento de onda λ da luz. d) o índice de refração da esfera é menor do que o do meio e é diretamente proporcional ao comprimento de onda λ da luz. e) o índice de refração da esfera é menor do que o do meio e é inversamente proporcional ao comprimento de onda λ da luz. 17. (Ufg 010) Um raio de luz monocromático incide perpendicularmente na face A de um prisma e sofre reflexões internas totais com toda luz emergindo pela face C, como ilustra a figura a seguir. Considerando o exposto e sabendo que o meio externo é o ar (n ar= 1 ), calcule o índice de refração mínimo do prisma. 18. (Cesgranrio 010) Um raio de luz monocromática incide sobre a superfície de uma lâmina delgada de vidro, com faces paralelas, fazendo com ela um ângulo de 30º, como ilustra a figura acima. A lâmina está imersa no ar e sua espessura é valem, o desvio x, em mm, 3 cm. Sabendo-se que os índices de refração desse vidro e do ar respectivamente, 3 e 1, determine sofrido pelo raio ao sair da lâmina. GABARITO: 1) A ) C 3) D 4),1 u 5) E 6) E 7) 45º 8) B 9) B 10) c 11) E 1) C 13) C 14) D 15) E 16) E 17) D 18) n p > 19) x = 1 cm