Resoluções comentadas dos exercícios de vestibulares sobre Refração da Luz
Resoluções comentadas dos exercícios de vestibulares sobre
Refração da Luz
01- Durante o dia predomina a refração (luz externa mais intensa) e a noite a reflexão(luz interna mais intensa
02- a) No ar (fora e dentro da esfera), a velocidade do raio de luz é de 3,0.1010cm/s e no vidro de índice de refração nV=1,5 vale nV=C/VV — 1,5=3.1010/VV — VV=2,0.1010cm/s — para atravessar cada uma das paredes de d=6,0cm de espessura, com velocidade de V=2,0.1010 m/s a luz demora — V=d/t — 2.1010 =6/t — t=3.10-10 s e para atravessar a parte com ar no interior da esfera demora — 3.1010 = (20 – 12)/t — t=6.10-10s
b) t=(18 – 6).10-10 — t=1,2.10-9s
03-
Observe na figura abaixo, que na dispersão da luz solar que provoca o arco-íris, a luz retorna ao meio original e, para que isso aconteça o Sol tem que estar atrás do observador — R- D
04-I. Falsa— veja as figuras abaixo:
II. Correta— A Dispersão luminosa no arco-íris ocorre naturalmente e é resultado do espalhamento da luz em gotas de água em suspensão na atmosfera, ou artificialmente quando a luz se dispersa como no interior de um prisma (figura
da esquerda) ou passa do ar para a água (figura da direita).
III. Falsa— Difração é o fenômeno que permite com que a luz se espalhe contornando obstáculos ou atravessando uma fenda — por exemplo, se um pincel de luz monocromática (uma só cor) incidir sobre uma tela opaca (obstáculo) A,
com uma estreita fenda So, ele consegue atravessá-la, se espalhando e sofrendo difração.
IV. Correta
Na figura com a luz policromática branca incidindo na gota de água, você observa o seguinte, em 1 ocorre refração, em 2 reflexão, e em 3 nova refração — entre 1 e 2 e entre 2 e 3, ocorre dispersão — R- B.
05- São infinitas as frequências (cores) que compõem a luz policromática branca proveniente do
Sol e uma quantidade muito grande de frequências do espectro eletromagnético visível (veja tabela — R- D.
06- De acordo com o enunciado, o metamaterial apresenta propriedades e comportamentos que não são encontrados em materiais naturais — portanto, a única alternativa que pode representar a refração da luz ao passar para o metamaterial é a D, que não pode acontecer pois, os raios de luz incidentes e refratados devem estar em quadrantes opostos — R- D
07- Como a atmosfera é mais densa nas camadas inferiores, nelas o índice de refração é maior que
nas camadas superiores e o raio de luz, a medida que desce vai se aproximando da normal — R- C.
08- a) Como a luz incide perpendicularmente a uma das faces do cubo, ela não sofre desvio (incidência normal)
Observe no gráfico que o cubo tem aresta a=(50 – 30).10-2=20.10-2m =2.10-1m e que a luz demora t=(2 – 1).10-9s=10-9s para atravessá-lo — velocidade da luz no meio exterior ao cubo — Ve=d/t=30.10-2/1.10-9 — Ve=3.108m/s — velocidade da luz no interior do cubo — Vi=a/t=2.10-1/10-9 — Vi=2.108m/s — o meio mais refringente é o cubo, pois nele a luz tem menor velocidade — ne/ni=Vi/Ve=2.108/3.108 — ne/ni=1,5
b) Veja resolução (a) 0,2m ou 20cm
09- Para que o observador veja o ponto B, com o tanque completamente cheio de líquido, sob o mesmo raio visual que o ponto A, o raio de luz tem que sair de B, atingir Q onde sofre refração com ângulo de incidência i e de refração r até atingir o olho do observador, seguindo o caminho BQO.
Aplicar Pitágoras no triângulo APQ e achar AQ — (AQ)2 = (AP)2 + (PQ)2 — (AQ)2= L2 + (L/4)2 — (AQ) =√17 . (L/4) Ainda no triângulo APQ achar sen r — senr=(AP)(AQ) — senr=L/√17 . L/4=4/√17 — senr =4(√17)/17
Usar Snell-Descartes na refração do líquido para o ar no ponto Q — — nlíquido.seni=nar.senr — n.sen45o = 1.4(√17)/17 — n.√2/2=4√17/17 — n=4√34/17
10- O desvio (d) na refração corresponde ao ângulo entre o prolongamento do raio incidente e o raio refratado — observe na figura que o desvio d vale — d= i – r — aplicando a lei de Snell — n1.seni =n2.senr — 1.seni = n2.senr 
— senr=seni/n2 — essa expressão indica que n2 é inversamente proporcional a senr e consequentemente a r —observe na figura que quanto maior for o ângulo de refração r, menor será o desvio d — então, para que o raio de luz sofra menor desvio, ele deverá possuir maior ângulo de refração r o que ocorrerá quando o índice de refração n2 for o menor possível — consultando a tabela, o menor índice de refração é o da água — R- A
11- Observe a figura abaixo — à medida que os raios de luz provenientes do Sol penetram na
atmosfera da Terra, vão encontrando camadas de ar cada vez mais densas, mais refringentes e de maiores índices de refração e aproximam-se cada vez mais da normal sofrendo os desvios mostrados — esses desvios fazem com que a imagem que se observa do Sol ao amanhecer e ao anoitecer encontra-se acima de sua real posição, tomando-se como referência o horizonte. — R- C
12- A resposta só pode estar entre as alternativas A, D ou C, pois D1 capta a luz emitida na vertical onde não sofre desvio (incidência normal), assim o indicador só pode estar na vertical. Quando se refrata do vidro (água) para o ar a luz sofre desvio, se afastando da normal, até atingir D2. A única alternativa que satisfaz é a C.
13- Aplicando a lei de Snell-Descartes na superfície de separação dos meios A e B — nAsen7o =
nBsenr — 1.0,12=1,2.senr — senr=0,1 — traçando o caminho percorrido pelo raio de luz — todo raio de luz que incide no espelho passando
pelo foco principal F, sofre reflexão e emerge paralelamente ao eixo principal (ep) — observe a figura abaixo onde estão colocados os valores fornecidos e a distância d pedida — lembrando que, para ângulos pequenos (menores que
10o), no caso, i=7o e r<i, os valores do seno e da tangente são aproximadamente iguais então você pode fazer senr=tgr =0.1 — no triângulo hachurado — tgr=cateto oposto/cateto adjacente=d/3 —0,1=d/3 — d=0,3m=30cm — R- E.
14- a) Aplicando a lei de Snell-Descartes na interface prisma-líquido — np.seni=nlsenr — 1,6.sen45o=nl.senr —
senr=1,6.√2/2nl (I) — no triângulo hachurado — Pitágoras — d2=42 + (√2)2=16 + 2 — d=√18cm — ainda no triângulo hachurado — senr=4/√18 (II) — (II) em (I) — 1,6.√2/2nl=4/√18 — 8n1 = 1,6.√2.√18 — n1=1,6.√36/8=
9,6/8— n1=1,2.
b) Observe nas figuras abaixo que o valor máximo fornecido pela escala graduada éy=x + √2=L.√2/2
+ √2 — Y=12√2/2 + √2 — y=7√2cm — senr’=7√2/m=7√2/√[(7√2)2 + (√2)2] — senr’=7√2/10 —
aplicando Snell-Descartes— np.sen45o=n.senr’ — 1,6.√2/2=n.7.√2/10 — n=1,12/0,98 — n=1,14.
15- Observe a figura abaixo onde foi traçada a normal N e localizados os respectivos ângulos—
ângulo de incidência, i=60o— ângulo de refração, r=30o — ri, raio incidente e rr, raio refratado — aplicando a lei de Snell-Descartes —
nar.sen60o=n.sen30o — 1. √3/2 = n.1/2— n=√3 — R- C.
16- O índice de refração é uma medida da capacidade que o meio possui de desviar a luz— assim, quanto maior for este índice para um meio mais um raio de luz será desviado por ele. Por exemplo, a luz ao passar do ar para o olho atravessa por meios (córnea, os líquidos dentro do olho e o cristalino) cujo índice de refração é maior que o do ar, fazendo com que a luz seja bem desviada. —quanto mais refringente um meio, maior é seu índice de refração e o índice de refração de qualquer meio é maior que o do vácuo (aproximadamente igual ao do ar e vale 1) — portanto os índices de refração da córnea e da água são maiores que o do ar — como, dentro da água ele enxerga a imagem desfocada, os
desvios produzidos na luz pelas mesmas são muito pequenos e próximos — consequentemente ncórnea≈nágua>nar —
R- D. — Observação: pesquisando encontrei — nar=1; ncórnea=1,38 e nágua=1,33.
17- Observe nas figuras A e B onde foram traçados raios de luz (em vermelho) que, quando eles se refratam do ar (menos refringente) para a água (mais refringente) eles se aproximam da normal (em amarelo) e apenas a figura A satisfaz, pois nela os raios de luz chegam aos olhos do vigia..
A figura C também não satisfaz, pois quando os raios de luz incidem perpendicularmente à superfície de separação eles se refratam sem sofrer desvio com a imagem da TV não atingindo os olhos do observador.
R- B