(UCS) Os raios
, 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.
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
. Esse é um resultado fundamental (vem das equações de Maxwell e da definição de vácuo). O valor numérico aproximado é
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
.
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 no vácuo. Logo A é correta.
Com base no passo anterior, essa afirmação é verdadeira: todas as radiações eletromagnéticas têm velocidade igual a
Passo 4
Agora explico como a velocidade muda em meios materiais (como a água). Em um meio transparente define-se o índice de refração
do meio, e a velocidade de propagação da onda no meio é dada por
onde
é, em geral, maior que
para a maioria dos materiais comuns no intervalo visível. Por exemplo, para a água no visível tem-se aproximadamente
, então
ou seja, menor que
. 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 (e no caso normal
faz
). 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.)
Pelo que foi exposto, a velocidade em um meio como a água não é maior que
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 e, em geral, é diferente (menor) que a velocidade no vácuo. Logo C é falsa.
Isso também é falso, pois a velocidade em um meio depende do índice de refração
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:
Aqui é preciso comparar ordens de grandeza dos comprimentos de onda:
- Raio X: tipicamente
(angstroms). - Infravermelho: tipicamente
a .
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.