Calcular a fração de energia luminosa que é refletida, na incidência normal, numa superfície ar-água ( n=1,33 para a água).

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a fração de energia luminosa que é refletida quando a luz incide perpendicularmente (normalmente) na superfície entre ar e água. Isso está relacionado com a óptica, especificamente com os conceitos de reflexão e refração da luz. Para resolver isso, vamos precisar utilizar as equações de Fresnel para refletância em incidência normal.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é refletância. Refletância é a proporção da energia luminosa que é refletida quando a luz bate em uma superfície. Quando a luz passa de um meio para outro com um índice de refração diferente, parte dela é refletida e parte é transmitida. O índice de refração da luz na água é dado como , e no ar é aproximadamente .

Passo 3

Agora, vamos usar a fórmula de Fresnel para calcular a refletância R = ( n1 - n2n1 + n2 )^2 em incidência normal. A fórmula é:
Onde:
  • é o índice de refração do primeiro meio (ar, )
  • é o índice de refração do segundo meio (água, )

Passo 4

Vamos substituir os valores na fórmula:
R = ( 1 - 1,331 + 1,33 )^2 = ( -0,332,33 )^2
Calculando o valor:
R = ( -0,1416 )^2 approx 0,0201
Isso significa que aproximadamente 2,01% da energia luminosa é refletida na superfície ar-água em incidência normal.

Resposta

A fração de energia luminosa refletida na incidência normal na superfície ar-água é aproximadamente 2,01%.

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