Um feixe de luz branca incide em um prisma de vidro com índice de refração
e ângulo de incidência
. A luz está inicialmente no ar (
). Determine: Explique como a dispersão da luz branca ocorre ao atravessar o prisma.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre como a luz branca se dispersa quando passa por um prisma de vidro. O conteúdo principal aqui envolve refração da luz e dispersão. Para resolver, vamos precisar entender como a luz muda de direção ao entrar e sair do prisma devido aos diferentes índices de refração das cores que compõem a luz branca.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a luz branca é composta por várias cores, cada uma com um comprimento de onda diferente. Quando a luz branca entra no prisma, ela passa do ar (índice de refração n = 1,0) para o vidro (índice de refração n = 1,5).
Passo 3
A refração ocorre porque a velocidade da luz muda ao passar de um meio para outro com índice de refração diferente. A fórmula que descreve isso é a Lei de Snell:
Onde:
- $ n_1 $ e $ n_2 $ são os índices de refração dos meios 1 e 2
- $ \theta_1 $ e $ \theta_2 $ são os ângulos de incidência e refração
Passo 4
Como cada cor tem um índice de refração ligeiramente diferente no vidro, elas se refratam em ângulos diferentes. Por exemplo, a luz azul tem um índice de refração maior que a luz vermelha, então a luz azul se desvia mais do que a vermelha.
Passo 5
Ao sair do prisma, a luz passa do vidro de volta para o ar. Novamente, a refração ocorre, e cada cor se desvia de forma diferente, aumentando ainda mais a separação das cores que formam a luz branca.
Resposta
A dispersão da luz branca no prisma ocorre porque diferentes cores da luz têm índices de refração distintos no vidro. Quando a luz branca entra e sai do prisma, cada cor se refrata em ângulos diferentes devido aos seus comprimentos de onda variados, resultando na separação das cores que formam o espectro visível.