A luz branca, ao passar por um prisma de vidro, se dispersa, separando-se nas várias cores do espectro visível. Isso ocorre porque:
a) O índice de refração do vidro é diferente para cada cor, aumentando do vermelho para o azulado.
b) A velocidade da luz dentro do prisma é maior para as cores azuis do que para as vermelhas.
c) No prisma, o índice de refração é o mesmo para todas as cores.
d) O índice de refração do prisma é maior para as cores vermelhas do que para as azuis.
e) A luz branca não contém todas as cores do espectro visível.

Passo 1

O enunciado pergunta qual alternativa explica por que a luz branca, ao passar por um prisma de vidro, se separa nas várias cores do espectro visível. Ele dá as alternativas a) até e). Informações relevantes extraídas do enunciado:
  • Há um prisma de vidro que dispersa a luz branca em cores.
  • Eu preciso escolher qual alternativa descreve corretamente a causa dessa dispersão.

Passo 2

Vamos entender o que significa “dispersão” aqui, de forma bem simples e concreta. Dispersão é o fenômeno em que diferentes componentes espectrais (cores) de uma onda (aqui, a luz) são desviados em ângulos diferentes ao passar por um meio, graças ao fato de que cada componente “vê” propriedades óticas ligeiramente diferentes do material. Em outras palavras: cores diferentes sofrem refração (mudança de direção) diferente dentro do prisma — isso separa as cores.

Passo 3

Agora a lei que governa a refração: a Lei de Snell. Se um raio passa de um meio 1 para um meio 2, vale
n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2,
onde \,n_1 e \,n_2 são os índices de refração dos meios 1 e 2, e \theta_1 e \theta_2 são os ângulos do raio com a normal, antes e depois da fronteira. Explique comigo: se \,n_2 muda, então \theta_2 muda (para um mesmo \theta_1). Portanto, se diferentes cores têm índices \,n diferentes, elas emergirão com ângulos distintos — isto é a base física da separação das cores.

Passo 4

Relacionando índice de refração e velocidade da luz no meio: dentro de um meio material a velocidade da luz é
v=\frac{c}{n},
onde \,c é a velocidade da luz no vácuo e \,n é o índice de refração. Isso significa: quanto maior \,n, menor é a velocidade \,v no material.

Passo 5

Agora, informação prática sobre materiais transparentes como vidro: na maioria dos vidros (dispersão normal) o índice de refração aumenta quando a cor fica mais “azulada” (ou seja, quando o comprimento de onda \lambda diminui). Em palavras simples: o índice \,n é maior para o azul do que para o vermelho. Consequência direta com Snell: o azul, tendo \,n maior, é refratado mais (o ângulo \theta_2 fica menor ao entrar, e o desvio total dentro do prisma é maior), enquanto o vermelho, com \,n menor, é desviado menos. Isso gera a separação espacial das cores ao sair do prisma — exatamente o que observamos.

Passo 6

Verificando as alternativas com o que acabamos de estabelecer:
  • a) “O índice de refração do vidro é diferente para cada cor, aumentando do vermelho para o azulado.” — isso coincide com a explicação: índices distintos por cor e \,n maior para o azul → CORRETO.
  • b) “A velocidade da luz dentro do prisma é maior para as cores azuis do que para as vermelhas.” — pela fórmula \,v=c/n, se \,n é maior para o azul, então \,v é menor para o azul, não maior. Então b) é falsa.
  • c) “No prisma, o índice de refração é o mesmo para todas as cores.” — se fosse assim, não haveria separação angular entre cores; portanto c) é falsa.
  • d) “O índice de refração do prisma é maior para as cores vermelhas do que para as azuis.” — afirma o contrário do comportamento real da maioria dos vidros (dispersão normal); d) é falsa.
  • e) “A luz branca não contém todas as cores do espectro visível.” — isso é falso: luz branca é justamente composta pela sobreposição das cores visíveis; o prisma as separa mas não cria cores novas.

Passo 7

Resumo didático rápido para a prova (memorização): “Prisma dispersa a luz porque diferentes cores têm índices de refração diferentes no vidro; em dispersão normal n aumenta do vermelho para o azul, então o azul é refratado mais.” Anota aí: usar Snell e lembrar \,v=c/n para justificar itens que falam em velocidade.

Resposta

a)

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