O índice de refração para a água é por volta de
. O que acontece quando um feixe de luz se propaga do ar até a água? (a) Sua velocidade aumenta para
e sua frequência diminui. (b) Sua velocidade diminui para
e seu comprimento de onda diminui por um fator de
. (c) Sua velocidade diminui para
e seu comprimento de onda aumenta por um fator de
. (d) Sua velocidade e frequência permanecem as mesmas. (e) Sua velocidade diminui para
e sua frequência aumenta.
Passo 1
O enunciado diz que o índice de refração da água é
e pergunta o que acontece com a velocidade, frequência e comprimento de onda de um feixe de luz ao passar do ar para a água. Para resolver isso, vamos usar as relações básicas de óptica geométrica:
- A velocidade da luz em um meio de índice
é
onde
é a velocidade no vácuo (aproximada como a do ar).
2. A frequência da luz permanece constante ao atravessar a fronteira entre dois meios.
3. O comprimento de onda e a frequência estão ligados por
2. A frequência
3. O comprimento de onda
Passo 2
Calcular a velocidade da luz na água usando
Passo 3
Concluir que a frequência não muda ao entrar na água, ou seja,
Passo 4
Determinar o novo comprimento de onda na água:
Logo, o comprimento de onda diminui por um fator de
.
Resposta
(b) Sua velocidade diminui para
e seu comprimento de onda diminui por um fator de
.