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.
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
onde
e
são os índices de refração dos meios 1 e 2, e
e
são os ângulos do raio com a normal, antes e depois da fronteira. Explique comigo: se
muda, então
muda (para um mesmo
). Portanto, se diferentes cores têm índices
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
onde
é a velocidade da luz no vácuo e
é o índice de refração. Isso significa: quanto maior
, menor é a velocidade
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
diminui). Em palavras simples: o índice
é maior para o azul do que para o vermelho. Consequência direta com Snell: o azul, tendo
maior, é refratado mais (o ângulo
fica menor ao entrar, e o desvio total dentro do prisma é maior), enquanto o vermelho, com
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
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
, se é maior para o azul, então 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
aumenta do vermelho para o azul, então o azul é refratado mais.” Anota aí: usar Snell e lembrar
para justificar itens que falam em velocidade.
Resposta
a)