O que acontece com uma onda de luz quando se propaga do ar para o vidro? (a) Sua velocidade permanece a mesma. (b) Sua velocidade aumenta. (c) Seu comprimento de onda aumenta. (d) Seu comprimento de onda permanece o mesmo. (e) Sua frequência permanece a mesma.

Passo 1

O enunciado pergunta o que muda numa onda de luz ao passar do ar para o vidro: sua velocidade, comprimento de onda ou frequência. Para resolver precisamos usar o conceito de índice de refração e a relação fundamental
v = lambda f
entre velocidade v, comprimento de onda lambda e frequência f.

Passo 2

Quando uma onda entra em um novo meio, as condições de contorno no plano de interface obrigam a manter a continuidade temporal das oscilações. Isso significa que a frequência f não pode mudar no instante da transição, pois isto geraria descontinuidade no campo elétrico e magnético. Logo,
ao passar de ar para vidro, frm vidro=frm ar

Passo 3

O índice de refração n do vidro é maior que o do ar ( nrm arapprox1, nrm vidro>1). A velocidade da luz no vidro é
vrm vidro = cnrm vidro,
portanto ela diminui ao entrar no vidro ( vrm vidro<c).

Passo 4

Como f permanece o mesmo e v diminui, o comprimento de onda deve diminuir para satisfazer v=lambda f. Logo,
lambdarm vidro=vrm vidrof<cf=lambdarm ar

Resposta

(e) Sua frequência permanece a mesma.

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