Em um experimento sobre reflexão e refração com luz linearmente polarizada incidindo numa superfície plana de vidro, verifica-se que a luz incidente é totalmente refratada quando posicionada no ângulo
, formado com a direção normal à superfície do vidro. Podemos dizer que:
(b) A luz refratada é elipticamente polarizada.
(b) A luz refratada é elipticamente polarizada.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos um experimento envolvendo reflexão e refração da luz que está linearmente polarizada incidindo em uma superfície plana de vidro. Descobrimos que a luz incidente sofre refração total quando o ângulo θ é 56°, medido a partir da direção normal à superfície do vidro. A pergunta quer saber se, nesse caso específico, a luz refratada é ellipticamente polarizada.
Para resolver isso, vamos precisar entender:
- O que é refração total.
- Como a polarização da luz se comporta durante a refração.
- As diferentes formas de polarização da luz.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre refração. Refração é o desvio que a luz sofre quando passa de um meio para outro com índice de refração diferente. Esse desvio depende do ângulo de incidência e dos índices de refração dos dois meios, que são dados pela Lei de Snell:
Onde:
- $ n_1 $ e $ n_2 $ são os índices de refração dos meios 1 e 2, respectivamente.
- $ \theta_1 $ é o ângulo de incidência.
- $ \theta_2 $ é o ângulo de refração.
Passo 3
Agora, refração total ocorre quando a luz tenta passar de um meio com índice de refração maior para um com índice menor (por exemplo, de vidro para ar) e o ângulo de incidência ultrapassa um certo valor chamado Ângulo Crítico. Nesse ponto, toda a luz é refletida de volta, e não há luz refratada.
A fórmula para o Ângulo Crítico ($ \theta_c $) é:
Só que, na questão, eles mencionam refração total a um ângulo de 56°, o que sugere que estamos lidando com uma situação onde a luz está passando de um meio menos refratante para um mais refratante, então não estamos no caso clássico de refração total que leva à reflexão total.
Passo 4
Sobre a polarização da luz refratada: quando a luz é linearmente polarizada, isso significa que as ondas eletromagnéticas vibram em uma única direção. Ao passar através de superfícies ou interfaces, diferentes componentes da luz podem se comportar de maneira distinta, afetando sua polarização.
Polarização elíptica ocorre quando as componentes horizontal e vertical da luz têm amplitudes diferentes e estão fora de fase (não estão alinhadas no tempo), resultando em uma trajetória elíptica das ondas.
Passo 5
Voltando à questão: se a luz está sofrendo refração total, isso implica que não há luz refratada, apenas refletida. Mas a questão fala sobre a luz refratada ser elipticamente polarizada, o que pode estar sugerindo que estamos falando de uma situação onde há refração, não refração total.
Considerando que a luz está passando por um ângulo onde ocorre refração total, não deveria haver luz refratada para analisar sua polarização. Portanto, a afirmação de que “a luz refratada é elipticamente polarizada” está incorreta nesse contexto.
Resposta
A afirmação (b) está errada. Na situação de refração total, não há luz refratada para ser polarizada de forma elíptica.