Um raio de luz incide de forma oblíqua sobre a superfície de separação entre ar e água.
Qual fenômeno não ocorre?
A) reflexão
B) refração
C) dispersão
D) absorção
E) reflexão total interna

Passo 1

O enunciado diz que um raio de luz incide de forma oblíqua sobre a interface ar–água e pergunta qual fenômeno não ocorre. O conteúdo é óptica geométrica e óptica de meios materiais: vamos lembrar os fenômenos possíveis num choque de onda eletromagnética com uma superfície — reflexão, refração, dispersão, absorção e reflexão total interna — e verificar cada um no caso ar ( n_{1} \approx 1) para água ( n_{2} \approx 1,33).

Passo 2

Reflexão sempre ocorre em qualquer interface entre dois meios, mesmo que parcial. Pela lei da reflexão temos
\theta_i=\theta_r
onde \theta_i é o ângulo de incidência e \theta_r o ângulo de reflexão medidos em relação à normal.

Passo 3

Refração também ocorre necessariamente, pois parte da onda penetra no segundo meio com mudança de direção dada pela lei de Snell:
n_1\sin\theta_i = n_2\sin\theta_t,
com n_1=1 para o ar, n_2\approx1,33 para a água, e \theta_t o ângulo de transmissão.

Passo 4

Dispersão é o fenômeno em que diferentes comprimentos de onda se refratam com ângulos ligeiramente diferentes (por causa da dependência n(\lambda)). A água é um meio dispersivo, então, se a luz for policromática, ela se dispersa.

Passo 5

Absorção também ocorre: a água tem um índice de refração complexo em certas faixas de frequência, o que implica atenuação (absorção) de parte da energia luminosa ao atravessar o meio.

Passo 6

Reflexão total interna só acontece quando a luz vai de um meio mais refringente para um menos refringente (de n_2 grande para n_1 menor) e o ângulo de incidência ultrapassa o ângulo crítico \theta_c dado por \sin\theta_c = n_1/n_2. Aqui a luz vai do ar n_1<n_2 para a água, então não há reflexão total interna.

Resposta

E) reflexão total interna

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