(UFSCar SP/2009) A refringência é uma característica que um meio possui relativamente a outro meio óptico. No caso do ar e da água, esta possui maior refringência que o primeiro. Portanto, é certo afirmar que um raio de luz proveniente
a) do ar, ao penetrar na água, tem sua velocidade aumentada.
b) do ar, ao penetrar na água, tem sua freqüência modificada.
c) da água pode se refletir totalmente na superficie de separação, permanecendo na água.
d) da água, ao penetrar no ar, assume um comprimento de onda menor.
e) do ar ou da água, ao penetrar o outro meio sob ângulo de
, muda a direção de propagação.
a) do ar, ao penetrar na água, tem sua velocidade aumentada.
b) do ar, ao penetrar na água, tem sua freqüência modificada.
c) da água pode se refletir totalmente na superficie de separação, permanecendo na água.
d) da água, ao penetrar no ar, assume um comprimento de onda menor.
e) do ar ou da água, ao penetrar o outro meio sob ângulo de
Passo 1
O enunciado apresenta uma situação de refração da luz entre dois meios (ar e água), afirmando que a água possui maior índice de refração que o ar. O objetivo é identificar, entre as opções, qual afirmação está correta. O conteúdo envolvido inclui índice de refração, velocidade da luz nos meios, frequência, comprimento de onda, Lei de Snell e condição para reflexão interna total.
Passo 2
Por definição, o índice de refração de um meio é dado por
onde
é a velocidade da luz no vácuo e
a velocidade no meio. Quanto maior
, menor é
. Ao atravessar a interface, a frequência
permanece constante, e o comprimento de onda satisfaz
. Para refração em ângulo, vale a Lei de Snell:
Reflexão interna total ocorre para luz indo de meio mais refringente (índice maior
) para menos refringente (índice menor
) quando o ângulo de incidência excede o ângulo crítico
, dado por
Passo 3
Analisando a opção a): diz que ao passar do ar para a água a velocidade aumenta. Como
, temos
, ou seja, a velocidade diminui. Logo, a) é falsa.
Na opção b), afirma-se que a frequência se modifica ao entrar na água. Contudo, a frequência da luz não muda na interface; ela permanece igual em ambos os meios. Logo, b) é falsa.
Na opção c), propõe que da água pode ocorrer reflexão total na superfície de separação, permanecendo na água. Como a água é mais refringente que o ar, para ângulos de incidência maiores que há reflexão interna total. Portanto, c) é verdadeira.
A opção d) diz que, da água para o ar, o comprimento de onda fica menor. Na verdade, saindo de um meio mais refringente para um menos refringente, a velocidade aumenta e, como com
constante, o comprimento de onda aumenta. Assim, d) é falsa.
Na opção e), afirma-se que sob ângulo de (incidência normal) ocorre mudança de direção. Mas para ângulo de incidência normal a luz continua na mesma direção ao entrar em outro meio. Logo, e) é falsa.
Na opção b), afirma-se que a frequência se modifica ao entrar na água. Contudo, a frequência da luz não muda na interface; ela permanece igual em ambos os meios. Logo, b) é falsa.
Na opção c), propõe que da água pode ocorrer reflexão total na superfície de separação, permanecendo na água. Como a água é mais refringente que o ar, para ângulos de incidência maiores que
A opção d) diz que, da água para o ar, o comprimento de onda fica menor. Na verdade, saindo de um meio mais refringente para um menos refringente, a velocidade aumenta e, como
Na opção e), afirma-se que sob ângulo de
Resposta
c