Lista de Exercícios Resolvidos de Reflexão Total da Luz

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Um peixe-gato está 2,00   m abaixo da superfície de um lago.

  1. Qual é o diâmetro da circunferência na superfície que delimita a região na qual o peixe pode ver o que existe do lado de fora do lago?
  2. Se o peixe desce para uma profundidade maior, o diâmetro da circunferência aumenta, diminui ou continua o mesmo?

Considere o índice de refração da água n = 1,33 .

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Na Fig.33-64 um raio luminoso incide perpendicularmente à face a b de um prisma de vidro ( n = 1,52 ).

Determine o maior valor do ângulo ϕ para o qual um raio é totalmente refletido na face a c do prisma se este está imerso:

  1. No ar
  2. Na água (cujo índice de refração é n = 1,33 )

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Um raio de luz está se propagando em um cubo de vidro que está completamente imerso na água.

Você descobre que, se o raio incide sobre a interface vidro-água em um ângulo maior do que 48,7 ° com a normal, nenhuma luz é refratada para dentro da água, cujo índice de refração vale 1,33 .

Qual é o índice de refração do vidro?

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O índice de refração do benzeno é 1,8 .

Qual é o ângulo crítico para um raio luminoso que se propaga no benzeno em direção a uma interface plana do benzeno com o ar?

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A Fig.33-36 mostra quatro placas horizontais A , B , C e D feitas de materiais diferentes, com ar acima da primeira placa e abaixo da última. O índice de refração dos materiais é dado.

Raios de luz incidem na extremidade esquerda das quatro placas, da forma indicada na figura.

Em que placa (identifique-a através do índice de refração) existe a possibilidade de que a luz fique confinada de tal forma que, após muitas reflexões, chegue à extremidade direita sem deixar a placa?

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A luz entra em um tubo sólido feito de plástico e que possui um índice de refração igual a 1,60 .

A luz desloca-se paralelamente à parte superior do tubo, conforme a figura abaixo.

Você deseja cortar a face A B de modo que toda a luz seja refletida de volta para dentro do tubo depois de atingir essa face.

  1. Qual é o maior ângulo θ possível se o tubo está no ar?
  2. Se o tubo for imerso em água, cujo índice de refração é de 1,33 , qual é o maior ângulo θ possível?

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O reservatório de metal de lados a   =   4   m e b   =   3   m representado na figura está totalmente preenchido com um líquido desconhecido. O observador, cujo olho está nivelado com o topo do tanque, pode apenas ver o canto E . O índice de refração do presente líquido vale: 

A   1,75    

B   1,67    

C   1,41    

D   1,33    

( E )   1,25      

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​A velocidade da luz no material vale 0,53   c . Quanto vale o ângulo crítico de um raio de luz que atravessa a interface entre o referido material e o vácuo?   

A   32   ° ​        

B   41   °      

C   45   °      

D   35   °      

( E )   39   °     ​            

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Um bloco de vidro cujo índice de refração vale 1,7 é imerso em um líquido desconhecido. Um raio de luz que se propaga dentro do bloco sobre reflexão interna total como ilustrado na figura. Qual das seguintes relações melhor indica o que se pode concluir a respeito do índice de refração do líquido, n L ?

  1. n L   <   1.0
  2. n L   ≥   1.1
  3. n L   ≥   1.3
  4. n L   ≤   1.1
  5. n L   ≤   1.3

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Alguns prismas são projetados para que o ângulo de incidência crítico entre o prisma e o ar seja MENOR que 45 ° . De tal forma ser possível desviar um feixe de sua trajetória original de 90 ° , sem perda no fluxo de energia cinética incidente. Determine a relação que é sempre válida para o índice de refração n desses prismas.

a) n > 2 .

b) n < 2 .

c) n > 2 .

d) n < 2 .

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Considere uma fibra óptica simples, retilínea, composta por um núcleo cilíndrico de índice de refração n 1 , envolvido por uma cascata cilíndrica de índice de refração n 2 < n 1 .

No ponto de entrada da fibra óptica há uma fonte pontual que emite luz em todas as direções, isotropicamente. Sabemos que parte da radiação que entra na fibra é perdida para o exterior.

Suponha que todo raio luminoso que atinge a interface entre os dois meios com ângulo de incidência menor do que o ângulo limite de reflexão total seja totalmente transmitido para o exterior.

Neste caso, se a potência luminosa que entra na fibra é P i n , podemos dizer que a potência perdida pela fibra para o exterior será:

A) n 2 n 1 P i n

B) 1 - n 2 n 1 P i n

C) 1 - n 1 n 2 P i n

D) n 1 n 2 P i n

E) n 2 n 1 2 P i n

F) n 1 n 2 2 P i n

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Uma fábrica deseja cobrir a superfície plana de um bloco de material translúcido de índice de refração n m = 2 com uma película de material também translúcido de índice de refração n p = 2 .

Contudo, é de fundamental importância verificar como isso afeta o ângulo crítico para a reflexão interna total da luz que, proveniente do interior do bloco, atravessa a película e atinge a interface desta com o ar.

No intervalo de 0 ° a 60 ° , para que faixa de ângulos de incidência da luz na interface bloco-película, a luz passa para o ar?

a ) 0 ° a 30 ° ;

b ) 0 ° a 45 ° ;

c ) 0 ° a 60 ° ;

d ) 30 ° a 45 ° ;

e ) 30 ° a 60 ° ;

f ) 45 ° a 60 ° ;

g ) Nenhuma das anteriores;

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Um feixe de luz propagando-se no ar ( n a r = 1 ) incide em uma face horizontal de um paralelepípedo, fazendo um ângulo i com a normal, conforme indica a figura abaixo.

Sendo o índice de refração do paralelepípedo n p a r = 2 / 3 , para quais valores de i o feixe sofrerá reflexão total na face vertical?

  1. i ≥ 60 °
  2. i ≤ 60 °
  3. i ≥ arcsen ⁡ 1 / 3
  4. i ≤ arcsen ⁡ 1 / 3
  5. Nunca haverá reflexão total

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Um feixe de luz parte de um meio material de índice de refração n e incide na interface plana entre o material e o ar ( n a r = 1 ), dando origem ao raio refletido apenas. Se o ângulo de incidência é 60 °   com a normal, a relação válida é.

(a) 2 3 3 < n

(b) n <   2 3 3

(c) c 3

(d)   3 < n

(e) n < 3

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Um pequeno corpo luminoso, no fundo de uma piscina de profundidade h de água cujo índice de refração é n = 4 / 3 , emite raios para cima em todas as direções.

Uma área circular é formada na superfície da água.

Determinar o raio R do círculo de luz.

  1. 3 h / 7
  2. 4 h / 7
  3. 3 h / 5
  4. 4 h / 5
  5. 3 h / 4
  6. 4 h / 3
  7. 3   h
  8. h / 3

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Uma fonte puntiforme de luz está emitindo luz dentro de um lago transparente e calmo. Sabendo que a fonte está em repouso a uma profundidade h e que o índice de refração da água é n A , podemos afirmar que a luz que pode ser vista na superfície do lago deve:

  1. Estar esparramado em toda a superfície do lago.
  2. Estar dentro de um quadrado de lado h n A ² - 1 .
  3. Estar fora de um círculo de raio h n A ² - 1 .
  4. Estar fora de um círculo de raio n A 2 - 1 h .
  5. Estar dentro de um círculo de raio h n A 2 - 1 .
  6. Nenhuma das respostas acima.

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