Enunciado

Um bastão de vidro com índice de refração igual a 1,55 é raspado e polido em ambas as extremidades para formar superfícies hemisféricas com raios de 6,0   c m . Quando um objeto é colocado sobre o eixo do bastão, 25,0   c m à esquerda da extremidade esquerda, a imagem final é formada 65,0   c m à direita da extremidade direita. Qual é o comprimento do bastão medido entre os vértices das duas superfícies hemisféricas?

Passo 1

Tem muita informação nesse enunciado, então vamos começar organizando isso tudo em um desenho.

O primeiro passo é o seguinte: calcular onde a primeira imagem é formada. Temos que usar essa fórmula aqui:

n 1 s 1 + n 2 s 1 ' = n 2 - n 1 r

1,00 25,0 + 1,55 s 1 ' = 1,55 - 1,00 6,0

0,04 + 1,55 s 1 ' = 0,92

s 1 ' = 30,0   c m

Passo 2

Beleza, então a primeira imagem se forma a 30,0   c m da superfície da esquerda.

Essa imagem vai servir de objeto pra superfície da direita.

Como a gente não sabe o tamanho do bastão, não dá pra garantir se isso é dentro ou fora dele, então nem vamos desenhar. De qualquer forma, a distância s 2 é:

s 2 = L - 30,0

Essa aí é a distância entre a primeira imagem e a superfície da direita.

Jogando na mesma fórmula de antes:

n a s + n b s ' = n b - n a R

E já sabendo que a imagem vai se formar a 65,0   c m da superfície:

1,55 L - 30,0 + 1,00 65,0 = 1,00 - 1,55 - 6,0

Não esquece de deixar o raio negativo, porque agora estamos do outro lado do centro de curvatura da superfície.

1,55 L - 30,0 + 0,0154 = 0,092

1,55 L - 30,0 = 0,0763

1,55 = L - 30,0 0,0763

L = 50,3   c m

Resposta

O comprimento do bastão é L = 50,3   c m .

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