Exercícios de Reflexão Total da Luz - Lista de Exercícios Resolvida

Um peixe-gato está 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 .

Na Fig.33-64 um raio luminoso incide perpendicularmente à face de um prisma de vidro ().

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

1. No ar
2. Na água (cujo índice de refração é )

O índice de refração do benzeno é .

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?

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 com a normal, nenhuma luz é refratada para dentro da água, cujo índice de refração vale .

Qual é o índice de refração do vidro?

A Fig.33-36 mostra quatro placas horizontais , , e 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?

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

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

Você deseja cortar a face 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 possível se o tubo está no ar?
2. Se o tubo for imerso em água, cujo índice de refração é de , qual é o maior ângulo possível?

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, ?

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

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 , podemos dizer que a potência perdida pela fibra para o exterior será:

A)

B)

C)

D)

E)

F)

Uma fábrica deseja cobrir a superfície plana de um bloco de material translúcido de índice de refração com uma película de material também translúcido de índice de refração .

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 a , para que faixa de ângulos de incidência da luz na interface bloco-película, a luz passa para o ar?

a ;

a ;

a ;

a ;

a ;

a ;

Nenhuma das anteriores;

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

Sendo o índice de refração do paralelepípedo , para quais valores de o feixe sofrerá reflexão total na face vertical?

5. Nunca haverá reflexão total

O reservatório de metal de lados e 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 . O índice de refração do presente líquido vale: 

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

a) .

b) .

c) .

d) .

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

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

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

Uma área circular é formada na superfície da água.

Determinar o raio do círculo de luz.

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 e que o índice de refração da água é , 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
3. Estar fora de um círculo de raio
4. Estar fora de um círculo de raio
5. Estar dentro de um círculo de raio
6. Nenhuma das respostas acima.

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

A luz passa por uma rede com e é observada em uma tela de de largura posicionada a atrás da rede. Três franjas brilhantes são detectadas por um sensor foto-sensível em cada lado da franja central. Qual o valor máximo possível para o comprimento de onda da luz usada?