Um raio de luz monocromática, proveniente de um meio de índice de refração absoluto
2 , incide em um meio de índice de refração absoluto
. Quando o raio incidente atinge o ângulo limite, o ângulo formado entre o raio refratado e uma reta tangente à superfície de separação entre os meios será de:
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Vamos entender o problema: temos um raio de luz que passa de um meio com índice de refração $ \mathrm{n}{2} = 2 $ para outro meio com índice de refração $ n{1} = \sqrt{3} $. Queremos descobrir qual é o ângulo formado entre o raio refratado e a reta tangente quando o ângulo de incidência atinge o ângulo limite. Para resolver isso, vamos usar a Lei de Snell, que relaciona os índices de refração e os ângulos de incidência e refração.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar o que é o ângulo crítico. O ângulo crítico é o ângulo de incidência acima do qual toda a luz é refletida de volta para o meio original, ocorrendo a reflexão total interna. Esse ângulo ocorre quando o ângulo de refração atinge $ 90^\circ $, ou seja, o raio refratado fica paralelo à superfície de separação dos dois meios.
Passo 3
Vamos aplicar a Lei de Snell para encontrar o ângulo crítico. A Lei de Snell é dada por:
Aqui, $ \theta_{1} $ é o ângulo de incidência e $ \theta_{2} = 90^\circ $ (porque estamos no ângulo crítico). Substituindo:
Sabemos que $ \sin(90^\circ) = 1 $, então:
Isolando $ \sin(\theta_{c}) $:
No entanto, o valor do seno não pode ser maior que 1, o que indica que, de fato, estamos lidando com um ângulo crítico onde a luz não refrata mais, apenas reflete.
Passo 4
No ângulo crítico, o raio refratado está paralelo à superfície, ou seja, o ângulo entre o raio refratado e a reta tangente é $ 0^\circ $.
Resposta
d) $ 0^{\circ} $
Exercícios relacionados
O índice de refração relativo
entre dois meios,
e
, é 0,5 . Sabendo que o índice de refração absoluto do meio
vale 2 , o índice absoluto do meio
tem valor igual a
a) 5 .
b) 2 .
c) 1 .
d) 10 .
e) 4 .
a) 5 .
b) 2 .
c) 1 .
d) 10 .
e) 4 .
Uma onda senoidal é gerada em uma das pontas de uma corda através de uma barra, cuja extremidade é movimentada para cima e para baixo dentro de um percurso de
. O movimento é contínuo e repetido
vezes por segundo, estando duas cristas consecutivas a uma distância de
. Encontre a velocidade transversal da onda em
da onda em
.
Um pescador, em cima de um pequeno barco, observa atento um peixe e estima que ele se encontre a 50 cm de profundidade da superfície de águas calmas da lagoa onde pesca. O que aquele pescador não sabia é que, devido ao fenômeno da refração da luz, neste caso, ao passar de um meio mais refringente (água) para um meio menos refringente (ar atmosférico), a luz sofre uma deflexão, ou, em outras palavras, um desvio em sua trajetória, e temos uma impressão errada da profundidade dos objetos. Da mesma forma, quando olhamos para uma piscina com água, estando do lado de fora, temos a sensação de a piscina ser mais rasa. O mesmo fenômeno ocorre quando mergulhamos um lápis em um copo com água e temos a impressão de que o lápis se quebra na superfície da água. Levando-se em consideração o fenômeno da refração da luz ao passar de um meio para outro meio e a partir da estimativa do pescador, calcule a profundidade real a que se encontra o peixe a partir da superfície da lagoa, e assinale a opção correta.
Dados:
Índice de refração do ar atmosférico: 1; e Índice de refração da água: 1,3.
a) 60 cm
b) 65 cm
c) 70 cm
d) 75 cm
e) 80 cm
a) 60 cm
b) 65 cm
c) 70 cm
d) 75 cm
e) 80 cm
A lei de Snell-Descartes relaciona os ângulos formados entre os raios de luz e a reta normal com os índices de refração dos meios envolvidos na refração de um raio de luz e determina que o produto do seno do ângulo formado entre o raio de luz e a reta normal e o índice de refração do meio deve ser constante. Pode-se equacionar essa lei da seguinte forma:
Considerando o exposto, determine o ângulo de refração (ângulo entre o raio refratado e a reta Normal) que se forma quando um raio de luz incide na superfície da água, refletindo com um ângulo de com a superfície. Sabe-se que o raio de luz é oriundo do ar (índice de refração
Considerando o exposto, determine o ângulo de refração (ângulo entre o raio refratado e a reta Normal) que se forma quando um raio de luz incide na superfície da água, refletindo com um ângulo de
- e é refratado, passando a se propagar na água (índice de refração 1,33).
a)
b)
c)
d)
e)