(UCS) Os raios X, as radiações infravermelha e ultravioleta, bem como a luz visível são radiações eletromagnéticas que transportam energia na sua propagação. Tendo presentes as radiações eletromagnéticas acima, é correto afirmar que:
A) todas apresentam a mesma velocidade no vácuo.
B) a radiação ultravioleta tem velocidade maior na água do que no vácuo.
C) todas se propagam em qualquer meio com a mesma velocidade com que se propagam no vácuo.
D) o raio X tem maior comprimento de onda do que a radiação infravermelha.

Passo 1

O enunciado fornece quatro opções (A, B, C, D) sobre propriedades das radiações eletromagnéticas (raios X, infravermelho, ultravioleta e luz visível) e pede que se escolha a alternativa correta. As opções são:
  • A) todas apresentam a mesma velocidade no vácuo.
  • B) a radiação ultravioleta tem velocidade maior na água do que no vácuo.
  • C) todas se propagam em qualquer meio com a mesma velocidade com que se propagam no vácuo.
  • D) o raio X tem maior comprimento de onda do que a radiação infravermelha.
Informações relevantes dadas implicitamente:
  • Trata-se de radiações eletromagnéticas diferentes em frequência/comprimento de onda.
  • A questão compara velocidades em vácuo e em meios (água) e compara comprimentos de onda entre tipos de radiação.

Passo 2

Conceito importante: em vácuo todas as radiações eletromagnéticas se propagam com a mesma velocidade, chamada de velocidade da luz, denotada por c. Esse é um resultado fundamental (vem das equações de Maxwell e da definição de vácuo). O valor numérico aproximado é
c \approx 3\times10^{8}\\ \text{m/s}.
Isto significa que, independentemente da frequência ou do comprimento de onda (seja rádio, infravermelho, visível, ultravioleta, raio X, etc.), no vácuo todas têm a mesma velocidade c.

Passo 3

Análise da alternativa A: “todas apresentam a mesma velocidade no vácuo.”
Com base no passo anterior, essa afirmação é verdadeira: todas as radiações eletromagnéticas têm velocidade igual a c no vácuo. Logo A é correta.

Passo 4

Agora explico como a velocidade muda em meios materiais (como a água). Em um meio transparente define-se o índice de refração n do meio, e a velocidade de propagação da onda no meio é dada por
v=\dfrac{c}{n},
onde n é, em geral, maior que 1 para a maioria dos materiais comuns no intervalo visível. Por exemplo, para a água no visível tem-se aproximadamente n\approx1{,}33, então
v\approx\dfrac{c}{1{,}33}\approx2{,}25\times10^{8}\\ \text{m/s},
ou seja, menor que c. Assim, em meios comuns a velocidade costuma ser menor que no vácuo.

Passo 5

Análise da alternativa B: “a radiação ultravioleta tem velocidade maior na água do que no vácuo.”
Pelo que foi exposto, a velocidade em um meio como a água não é maior que c (e no caso normal n>1 faz v<c). Portanto a afirmação é falsa. (Observação: não é necessário entrar em casos exóticos de fase/grupo; para a prova considere que meios transparentes reduzem a velocidade comparada ao vácuo.)

Passo 6

Análise da alternativa C: “todas se propagam em qualquer meio com a mesma velocidade com que se propagam no vácuo.”
Isso também é falso, pois a velocidade em um meio depende do índice de refração n e, em geral, é diferente (menor) que a velocidade no vácuo. Logo C é falsa.

Passo 7

Análise da alternativa D: “o raio X tem maior comprimento de onda do que a radiação infravermelha.”
Aqui é preciso comparar ordens de grandeza dos comprimentos de onda:
  • Raio X: tipicamente \lambda_{\text{X}}\sim10^{-10}\\ \text{m} (angstroms).
  • Infravermelho: tipicamente \lambda_{\text{IR}}\sim10^{-6} a 10^{-3}\\ \text{m}.
    Portanto os raios X têm comprimentos de onda muito menores que o infravermelho, não maiores. A alternativa D é falsa.

Passo 8

Conclusão: apenas a alternativa A está correta, pois afirma que todas as radiações eletromagnéticas mencionadas têm a mesma velocidade no vácuo.

Resposta

A) todas apresentam a mesma velocidade no vácuo.

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