Uma fonte puntiforme está
abaixo da superfície de uma certa massa de água. Determine o diâmetro do maior círculo na superfície através do qual a luz pode emergir da água. Considere que o índice de refração da água é 1,33.
Passo 1
O enunciado diz que há uma fonte puntiforme a 1,40 m abaixo da superfície de uma água com índice de refração
. Pede-se o diâmetro do maior círculo na superfície por onde a luz consegue emergir. O conteúdo necessário é o da reflexão total interna e geometria de um cone de luz saindo da água.
Passo 2
Para haver saída de luz, os raios na água devem incidir na interface com ângulo menor ou igual ao ângulo crítico
. Esse ângulo satisfaz
Passo 3
Geometricamente, os raios que atingem a interface com
formam um cone cujo vértice está na fonte. Na superfície, isso gera um círculo de raio
onde
m é a profundidade. O diâmetro do círculo é
Passo 4
Calculando numericamente: