REFRAÇÃO DA LUZ

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CURSO DE REFRAÇÃO DA LUZ E LENTES

O que é a Reflexão Total? Quais as duas condições obrigatórias para o fenômeno ocorrer? Como aplicar a Lei de Snell para encontrar o Ângulo Limite. Exemplos práticos: Fibras ópticas, miragens e o brilho dos diamantes.

Link para aula de reflexão total https://youtu.be/Zx1GvXmk-kQ

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1.UNESP Um recipiente constituído de vidro crow tem uma base de espessura d e contém água a uma espessura 2d. Uma fonte de luz monocromática colocada no ponto P emite dois raios de luz, r₁ e r₂ que atravessam esse recipiente conforme mostra a figura. A tabela apresenta índices de refração absolutos do ar, da água e do vidro crown.

Adotando sen49° = 3/4, calcule:

a) O valor do ângulo Ө, em graus.

b) o valor da razão 🛆t_V/🛆t_A, entre os intervalos de tempo em que o raio r1 atravessa a camada de vidro ( 🛆t_V) e a camada de água ( 🛆t_A ).

🎥 Ver resolução em vídeo  https://youtu.be/Es0yUf56RYE

2,Um raio de luz de frequência igual a 6,0 · 10¹⁴ Hz passa do vácuo para um meio material transparente, como ilustra a figura:

Sabendo que sen θ1 = 0,8, sen θ2 = 0,6 e que a velocidade da luz no vácuo é v₁ = 300 000 km/s, determine:

a) a velocidade da luz no meio material (v₂);

b) o índice de refração absoluto do meio material;

c) o comprimento de onda dessa luz no vácuo (λ₁) e no meio material (λ₂).

🎥 Ver resolução em vídeo https://youtu.be/EHywkjPGa4k

3. UFSE O raio de luz monocromática representado no esquema abaixo se propaga do ar para um líquido:

Pode-se afirmar que o índice de refração do líquido em relação ao ar é:

a) 1,25.

b) 1,33.

c) 1,50.

d) 1,67.

e) 1,80.

 

🎥 Ver resolução em vídeo  https://youtu.be/6O3tMx_Lv54

4.ENEM Por que os olhos ficam vermelhos em algumas fotografias? Em fotos tiradas com câmeras fotográficas antigas, por vezes as pessoas aparecem com os olhos vermelhos. Isso ocorre porque a luz do flash da câmera incide diretamente no globo ocular, sendo refletida por uma região repleta de vasos sanguíneos. 

Disponível em: www.uol.com.br. Acesso em: 14 jun. 2017 (adaptado). 

Esse efeito é mais comum à noite ou em lugares pouco iluminados porque, com a pupila 

A dilatada, chega mais luz à retina. 

B retraída, chega mais luz vermelha à retina. 

C retraída, chega mais luz vermelha aos bastonetes.

D retraída, chegam menos luzes azul e verde aos cones. 

E dilatada, chegam menos luzes azul e verde aos bastonetes.

🎥 Ver resolução em vídeo   https://youtu.be/mMMlYfFx_Fg 

5.AFA   Defeitos da visão, dependendo de sua gravidade, podem interromper o sonho de muitos jovens de se tornarem militares da Força Aérea Brasileira. Considere que um desses jovens, ainda receoso com a possibilidade cirúrgica para correção de seu defeito visual, siga usando óculos de lentes corretivas. Observe, nos desenhos a seguir, a diferença no tamanho aparente dos olhos desse jovem, primeiro sem o uso dos óculos e depois com os óculos. 

A partir da análise desses desenhos conclui-se que a formação da imagem no olho desse jovem, quando se encontra sem os óculos de correção, está melhor indicada na figura, fora de escala, mostrada na alternativa  

link para resolução   https://youtu.be/9Sq5od-ZLQQ 

6.Albert Einstein Em pé, sobre a borda de uma piscina de 5 m de profundidade, uma pessoa aponta um laser para uma boia dentro da água, que está presa por um fio de comprimento L no fundo dessa piscina. Porém, devido ao desvio sofrido pelo laser, ele atinge o fundo da piscina exatamente no ponto em que o fio que prende a boia está fixo.

Sabendo que o índice de refração do ar e da água são, respectivamente, n_Ar = 1,0 e n_Água = 1,4, que sen 30º = 0,5 e adotando sen 45º = 0,7 e tg 30º = 0,6, o comprimento do fio que prende a boia ao fundo da piscina é

A.  3,0 m.

B.  4,0 m.

C. 2,0 m.

D. 3,5 m.

E.  2,5 m.

 

🎥 Ver resolução em vídeo   https://youtu.be/G_xjCBFThNo

7.FGV Um raio de luz monocromática se propaga no ar e incide em um espelho plano cuja normal forma um ângulo de 41° com sua direção de propagação. A luz refletida atinge a face plana de um bloco de vidro perpendicular ao espelho. O ângulo de refração da luz no vidro é

Dados:
Índice de refração do ar =1
Índice de refração do vidro = 1,5
sen 22°= 0,37;     sen 26°= 0,44;     sen 30°= 0,50;          sen 41°= 0,66;          sen 49° = 0,75

A.           41°.

B.           26°.

C.           22°. 

D.           30°. 

E.           49°.

🎥 Ver resolução em vídeo  https://youtu.be/0TiU5rY_M4s

8. UNIRIO Uma pessoa deseja construir um sistema óptico capaz de aumentar a intensidade de um feixe de raios de luz paralelos, tornando-os mais próximos, sem que modifique a direção original dos raios incidentes. Para isso, tem à sua disposição prismas, lentes convergentes, lentes divergentes e lâminas de faces paralelas. Tendo em vista que os elementos que constituirão o sistema óptico são feitos de vidro e estarão imersos no ar, qual das cinco composições a seguir poderá ser considerada como uma possível representação do sistema óptico desejado?

🎥 Ver resolução em vídeo https://youtu.be/4TgocoWaVZA

9. Julgue falsa ou verdadeira cada uma das afirmações a seguir.

(01) Numa noite enluarada, os animais que habitam o interior de um lago de águas calmas podem enxergar a Lua. Uma pessoa, à beira do lago, quando olha para a superfície da água, também pode ver a Lua. Podemos então concluir que a luz proveniente da Lua, ao incidir na água, não somente se refrata, mas também se reflete parcialmente.

(02) Refração da luz é o desvio da luz ao atravessar a fronteira entre dois meios transparentes.

(04) Refração da luz é a passagem da luz de um meio transparente para outro, ocorrendo sempre uma alteração de sua velocidade de propagação.

(08) Na refração da luz, o raio refratado pode não apresentar desvio em relação ao raio incidente.

(16) A cor da luz (frequência) não se altera na refração.

(32) Quando um raio incidente oblíquo passa do meio menos refringente para o mais refringente, ele se aproxima da normal.

(64) Quando um raio incidente oblíquo passa do meio mais refringente para o menos refringente, ele se afasta da normal.

Dê como resposta a soma dos números associados às afirmações verdadeiras

🎥 Ver resolução em vídeo  https://youtu.be/9x-kk__BH4A

10. UFRGS A figura abaixo representa um raio de luz monocromática, que incide obliquamente do meio 1 para o meio 2, sofrendo refração de forma que θ1 é maior do que θ2. Com base na figura e nos princípios da óptica física, considere as afirmações abaixo. 

Com base na figura e nos princípios da óptica física, considere as afirmações abaixo. 

I - A velocidade da luz no meio 2 é menor do que no meio 1. 

II - O índice de refração do meio 2 é maior do que o do meio 1. 

III- A frequência da luz no meio 2 é menor do que no meio 1. 

Quais estão corretas? 

(A) Apenas I. 

(B) Apenas II. 

(C) Apenas III. 

(D) Apenas I e II. 

(E) I, II e III.

🎥 Ver resolução em vídeo https://youtu.be/lJprN0miHUM

11. UCE  Em um experimento de óptica, um estudante observa um raio de luz monocromática que se propaga de um meio A (índice de refração na) para um meio B (índice de refração nb), com na > nb separados por uma superfície plana. Considerando que ambos os meios são transparentes, homogêneos e isotrópicos, sobre as propriedades da luz nessa situação, é correto afirmar que 

A) o comprimento de onda da luz no meio A é maior do que no meio B. 

B) o raio de luz se aproxima da reta normal a superfície de separação entre os meios ao passar de A para B. 

C) a frequência da luz se altera ao passar do meio A para o meio B.

D) a velocidade da luz no meio A é menor do que a velocidade da luz no meio B. 

🎥 Ver resolução em vídeo https://youtu.be/hAzeOrk1WGo

12.PASES  Durante um dia ensolarado, uma pessoa observa que uma colher colocada dentro de um copo de vidro transparente com água parece estar quebrada ou deslocada na região onde está submersa. Esse fenômeno é causado pela 

A) dispersão da luz causada pela transparência do copo. 

B) interferência da luz entre o ar e a água. 

C) reflexão da luz na superfície da colher. 

D) difração da luz ao passar pela borda do copo. 

E) refração da luz ao passar do ar para a água. 

🎥 Ver resolução em vídeo https://youtu.be/636q3m8UI6Y

13. FGV  Uma piscina tem duas partes, uma rasa e outra funda e entre as duas partes há um degrau. Uma criança, brincando na parte rasa, provoca a propagação de uma onda plana na superfície da água, de comprimento de onda λ1, que incide obliquamente na linha de separação entre as partes rasa e funda com ângulo de incidência θ1. A onda na parte funda tem comprimento de onda λ2 e direção de propagação que forma um ângulo θ2 com a normal à linha que separa as duas partes da piscina. A velocidade de propagação de ondas na água é maior em profundidades maiores. Nessas condições, 

(A) λ1 = λ2; θ1 < θ2. 

(B) λ1 < λ2; θ1 < θ2. 

(C) λ1 < λ2; θ1 > θ2. 

(D) λ1 > λ2; θ1 < θ2. 

(E) λ1 > λ2; θ1 > θ2. 

🎥 Ver resolução em vídeo https://youtu.be/Yo6Jxl8PF2M

14.UECE Um raio de luz propagando-se no ar incide, com um ângulo de incidência igual a 45º, em uma das faces de uma lâmina feita com um material transparente de índice de refração n, como mostra a figura.

Sabendo-se que a linha AC é o prolongamento do raio incidente, d = 4 cm e

BC = 1 cm, assinale a alternativa que contém o valor de n.

 

A) 2√3

B) 5√2/6

C) 3√3/2

D) 1,5

🎥 Ver resolução em vídeo    https://youtu.be/Bihs8c_gvTo

15. UNESP Um semicilindro circular reto de raio R está imerso no ar e é atingido por um raio de luz monocromática que incide perpendicularmente no ponto A de uma de suas faces planas. Após atravessá-lo, esse raio emerge pelo ponto B contido na superfície circular do semicilindro. As figuras indicam as duas situações. Considerando sen 37º = 0,6 e que o índice de refração absoluto do ar é   = 1, o índice de refração absoluto do material de que o semicilindro é feito é

A.           1,2.

B.           1,4.

C.           1,6.

D.           1,8.

E.           2,0.

 

🎥 Ver resolução em vídeo   https://youtu.be/4XZ8TH0MR1E

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1.PISM Em um experimento realizado em um laboratório, Maria Meitner colocou uma caneta laser adequadamente protegida no fundo de um aquário e depois o encheu com um líquido desconhecido. Ao instalar o laser, ela mediu o ângulo limite, θL , para que ocorra a reflexão total na interface com o ar, encontrando o valor de 42°. A figura a seguir representa o experimento, sendo que a seta no fundo do aquário representa a caneta laser e as outras, por sua vez, indicam a direção de propagação do feixe. Dados: cos 42°= 0,74; sen 42°= 0,67; n_Ar=1,0 (índice de refração do ar). Os índices de refração de cinco líquidos diferentes estão indicados na tabela abaixo. O índice de refração de qual líquido se aproxima mais do obtido pelo experimento de Maria Meitner?

A.   Do líquido 5.
B.   Do líquido 4.
C.   Do líquido 3.
D.   Do líquido 2.
E.   Do líquido 1.

🎥 Ver resolução em vídeo https://youtu.be/1tfVoHxeHOk

2. FUVEST A figura ilustra de maneira simplificada o fenômeno da dispersão da luz branca ao incidir sobre um prisma de vidro a partir do ar, mostrando apenas raios refratados correspondentes a três cores diferentes. Um fenômeno análogo é responsável pelo aparecimento do arco-íris após uma chuva.

Na base do fenômeno da dispersão está a refração de raios luminosos quando incidem sobre uma interface que separa dois meios físicos distintos. A descrição matemática da refração é feita pela lei de Snell, conforme apresentada a seguir: 

n1λsenθ1=nrλsenθr    em que: 

• 𝑛𝑖,𝜆 é o índice de refração da luz de comprimento de onda 𝜆 no meio incidente, 

• θ1 é o ângulo que o raio incidente faz com a reta normal à interface,  

• 𝑛r,𝜆 é o índice de refração da mesma luz no meio refratado e 

• 𝜃𝑟 é o ângulo que o raio refratado faz com a reta normal à interface. 

O índice de refração do ar pode ser tomado como igual a 1 para qualquer comprimento de onda. Com base nessas informações, a relação correta entre os índices de refração dos raios das cores 1 (n1), 2 (n2) e 3 (n3) no vidro é dada por: 

Note e adote: A função seno é crescente quando 𝜃 está entre 0 e 90 grau

a)  n1 = n2 = n3 > 1

b)  n1 > n2 > n3 > 1

c)  1 < n1 < n2 < n3

d)  n1 < n2 < n3 < 1

e)  1 > n1 > n2 > n3

🎥 Ver resolução em vídeo  https://youtu.be/VpOruDX0ung

3.FUVEST Um raio monocromático de luz incide no ponto A de uma das faces de um prisma feito de vidro e imerso no ar. A figura 1 representa apenas o raio incidente e o raio refratado num plano normal às faces do prisma, cujas arestas são representadas pelos pontos P, S e T, formando um triângulo equilátero. Os pontos A, B e C também formam um triângulo equilátero e são, respectivamente, equidistantes de P e S, S e T, e T e P. Considere os raios E1, E2, E3, E4 e E5, que se afastam do prisma, representados na figura 2.

 

Podemos afirmar que os raios compatíveis com as reflexões e refrações sofridas pelo raio incidente, no prisma, são:

a) somente E3          

b) somente E1 e E2          

c) somente E2 e E5

d) somente E1, E3 e E4          

e) todos

🎥 Ver resolução em vídeo  https://youtu.be/036B1uIPeU4

4. PISM Sofia queria que, em seu aniversário de 15 anos, houvesse um enfeite diferente e misterioso. Seu pai, então, passou essa incumbência para o organizador da festa, que cumpriu a tarefa utilizando a piscina da casa.

O organizador colocou uma lâmpada acesa, alimentada por uma bateria presa à própria lâmpada, pendurada na ponta de um fio de comprimento 1,5 m. O fio estava amarrado no centro de uma boia bem fina, de forma circular, instalada na superfície da água. Dessa forma, a lâmpada fica submersa, abaixo da boia.

O efeito interessante é que as pessoas do lado de fora da piscina podiam perceber uma luminosidade na água, mas ninguém conseguia ver a fonte de luz.

(A) Calcule o valor mínimo do raio da boia para que tal fenômeno pudesse acontecer, considerando o índice de refração da água da piscina igual a 1,25.

(B) Nessa situação limite, com a boia tendo o raio mínimo, elabore uma figura com um raio de luz saindo da lâmpada e sendo refratado ao chegar à superfície da água, de forma que não seja possível ver a lâmpada.

🎥 Ver resolução em vídeo  https://youtu.be/W09uHpIs_OU

5. A figura representa um recipiente cúbico de paredes opacas vazio, de 40 cm de aresta:

Na posição em que se encontra, o observador O não vê o fundo do recipiente, mas vê completamente a parede (1). Calcule a espessura mínima da lâmina de água que se deve despejar no recipiente para que o observador possa ver a partícula P. Adote o índice de refração da água em relação ao ar igual a 4/3.

🎥 Ver resolução em vídeo  https://youtu.be/t3dQInfEmis

6.ENADE  Quando a luz de um astro penetra na atmosfera terrestre, ela não encontra o ar que respiramos, mas sim um “ar” muito mais rarefeito. À medida que se encaminha para a superfície da Terra, essa luz vai encontrando ar cada vez mais denso, com índice de refração (n) gradualmente maior até que, junto ao solo, tal índice atinge o seu valor máximo. Como o desvio dos raios luminosos é tanto maior quanto mais elevado seja o índice de refração, e encontrando a luz índices de refração sucessivamente maiores, o trajeto dos raios luminosos será progressivamente mais desviado pela refração: será um caminho curvo, como podemos ver na figura a seguir. 

Para maior clareza, o encurvamento do raio luminoso foi muito exagerado e a distância do astro não foi representada na escala. A reta que passa em A e B é paralela à que passa em O e C. Considerando as informações apresentadas, faça o que se pede nos itens a seguir. 

a) Escreva, no mínimo, duas grandezas físicas do raio de luz emitido pelo astro que são alteradas na medida em que esse se aproxima da superfície da Terra.

b) Explique o que ocasiona a refração. 

c) Discorra sobre o que é o índice de refração absoluto de um meio. 

🎥 Ver resolução em vídeo https://youtu.be/hIDxkibTuVU

RESPOSTAS

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1.A.30°           B.9/16    2. A.2,25 X 10⁸ m/s.          B.1,33             C. 5 X 10^-7 m

 ;3,75 x 10^-7 m    2.B    3.B    4.A    5.D    6.C    7.D    8.D    9. soma 125    10.D

11.D    12.E    13.B    14.B    15.A

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1.C    2.B    3.D    4.a) 2m  b) 

5.  23,8 cm