203 refração

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UNIFESP 54a. O gráfico mostra a relação entre os ângulos de incidência e de refração entre dois materiais transparentes e homogêneos, quando um raio de luz incide sobre a superfície de separação entre esses meios, qualquer que seja o sentido do percurso.

Se esses materiais fossem utilizados para produzir a casca e o núcleo de fibras ópticas, deveria compor o núcleo da fibra o meio

(A) A, por ser o mais refringente.(B) B, por ser o menos refringente.(C) A, por permitir ângulos de incidência

maiores.(D) B, porque nele a luz sofre maior

desvio.(E) A ou B, indiferentemente, porque nas

fibras ópticas não ocorre refração.

UNIFESP 55b. Um raio de luz monocromática provém de um meio mais refringente e incide na superfície de separação com outro meio menos refringente. Sendo ambos os meios transparentes, pode-se afirmar que esse raio,

(A) dependendo do ângulo de incidência, sempre sofre refração, mas pode não sofrer reflexão.

(B) dependendo do ângulo de incidência, sempre sofre reflexão, mas pode não sofrer refração.

(C) qualquer que seja o ângulo de incidência, só pode sofrer refração, nunca reflexão.

(D) qualquer que seja o ângulo de incidência, só pode sofrer reflexão, nunca refração.

(E) qualquer que seja o ângulo de incidência, sempre sofre refração e reflexão.

UNIFESP 56E. O arco-íris resulta da dispersão da luz do Sol quando incide nas gotas praticamente esféricas da água da chuva. Assinale a alternativa que melhor representa a trajetória de um raio de luz em uma gota de água na condição em que ocorre o arco-íris (I indica o raio incidente, vindo do Sol, o círculo representa a gota e O indica a posição do observador).

UNIFESP 14) A fibra óptica possibilita transporte da luz ou de outra radiação eletromagnética por meio do seu confinamento, decorrente da reflexão total dessas radiações entre o núcleo e a casca da fibra. Há vários tipos de fibras ópticas, a figura representa um deles.

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Três fatores são relevantes para o estudo desse tipo de fibra óptica: o ângulo de recepção, αr , igual à metade do ângulo do cone de captação, o índice de refração do núcleo, nn, e o

índice de refração da casca, nc. Neste caso, são dados: αr = 48,6°; nn = 1,50 e nc = 1,30.

a) Faça no caderno de respostas a figura de um raio de luz que incida na fibra dentro do cone de captação e que se reflita pelo menos duas vezes na superfície interior da casca.

b) Determine o ângulo máximo de refração na face de entrada da fibra, para o qual não haja emergência da luz para a casca (a fibra está imersa no ar; nar = 1,00).

Dado: sen 48,6° = 0,750; a resposta pode ser dada pelo arco-seno do ângulo pedido.

a)

Na figura: β > 60° ; i > r ; i ≤ αrb) 30°

UNIFESP 58E. Dois raios de luz, um vermelho (v) e outro azul (a), incidem perpendicularmente em pontos diferentes da face AB de um prisma transparente imerso no ar. No interior do prisma, o ângulo limite de incidência na face AC é 44º para o raio azul e 46º para o vermelho. A figura que mostra corretamente as trajetórias desses dois raios é

UNESP 8e) A figura mostra a trajetória de um raio de luz que se dirige do ar para uma substância X.




Usando a lei de Snell e a tabela dada, é possível concluir que o índice de refração da substância X em relação ao ar é igual a

(A) 0,67(B) 0,90(C) 1,17(D) 1,34(E) 1,48.

UNESP 45c) Nas fotos da prova de nado sincronizado, tiradas com câmaras submersas na piscina, quase sempre aparece apenas a parte do corpo das nadadoras que está sob a água; a parte superior dificilmente se vê. Se essas fotos são tiradas exclusivamente com iluminação natural, isso acontece porque a luz que

a) vem da parte submersa do corpo das nadadoras atinge a câmara, mas a luz que vem de fora da água não atravessa a água, devido à reflexão total.

b) vem da parte submersa do corpo das nadadoras atinge a câmara, mas a luz que vem de fora da água é absorvida pela água.

c) vem da parte do corpo das nadadoras que está fora da água é desviada ao atravessar a água e não converge para a câmara, ao contrário da luz que vem da parte submersa.

d) emerge da câmara ilumina a parte submersa do corpo das nadadoras, mas a parte de fora da água não, devido ao desvio sofrido pela luz na travessia da superfície.

e) emerge da câmara ilumina a parte submersa do corpo das nadadoras, mas a parte de fora da água não é iluminada devido à reflexão total ocorrida na superfície.

UNESP 44d) Um raio de luz monocromática, I, propagando-se no ar, incide perpendicularmente à face AB de um prisma de vidro, visto em corte na figura, e sai pela face AC. A figura mostra cinco trajetórias desenhadas por estudantes, tentando representar o percurso seguido por esse raio luminoso ao atravessar o prisma.

O percurso que melhor representa a trajetória do raio é

a) 1.b) 2.c) 3.d) 4.e) 5.

UNESP 45E) Um prisma de vidro imerso em água, com a face AB perpendicular à face BC, e a face AC com uma inclinação de 45° em relação a AB, é utilizado para desviar um feixe de luz monocromático. O feixe penetra perpendicularmente à face AB, incidindo na face AC com ângulo de incidência de 45°. O ângulo limite para a ocorrência de reflexão total na face AC é 60°.

Considerando que o índice de refração do vidro é maior que o da água, a trajetória que melhor representa o raio emergente é

(A) I.(B) IV.(C) II.(D) V.(E) III.

UNESP 46c) O índice de refração absoluto de um determinado material é encontrado fazendo uma relação entre a velocidade da luz no vácuo e no material. Considerando o índice de refração da água como sendo, aproximadamente, 1,3 e a velocidade da luz no vácuo como sendo 3,0 10⋅ 8 m/s, a melhor estimativa para a velocidade da luz na água é

(A) 0,4 10⋅ 8 m/s.(B) 0,9 10⋅ 8 m/s.(C) 2,3 10⋅ 8 m/s.(D) 3,0 10⋅ 8 m/s.(E) 3,9 10⋅ 8 m/s.




UNESP 48c) Em uma experiência de óptica, um estudante prepara uma cuba transparente, onde incidem dois feixes luminosos, conforme aparece na figura.

Em seguida ele enche a cuba de água, enquanto mantém os feixes luminosos incidentes fixos na posição inicial. O esboço que melhor representa o que o estudante viu ao acabar de colocar a água é representado pela figura

UNESP 46b) Um aluno leu que a velocidade da luz v é diferente para diferentes meios materiais nos quais se propaga e que seu valor depende da razão entre a velocidade da luz no vácuo e o índice de refração n do meio em que se propaga. Ao expor uma placa de vidro lisa e plana a um feixe de luz monocromática, observou que o feixe luminoso incidente e o refratado formaram ângulos respectivamente iguais a 45º e 30º, como indica a figura.




Considerando que a velocidade da luz no ar é igual à velocidade da luz no vácuo (3,0 × 108 m/s), a velocidade de propagação da luz no vidro, em m/s, é de

(A) 3,0 × 108.(B) 1,5 2 ×108.(C) 2,0 2 ×108.(D) 2,5 2 ×108.(E) 3,0 2 ×108.

Unicamp 11) Uma gota de cola plástica à base de PVC cai sobre a superfície da água parada de um tanque, formando um filme sólido (camada fina) de espessura l=4,0x10–7m. Dado: 2≃1,4 .

a) Ao passar de um meio de índice de refração n1 para outro meio de índice de refração n2, um raio de luz é desviado de tal forma que n1senθ1=n2senθ2, onde θ1 e θ2 são os ângulos entre o raio em cada meio e a normal, respectivamente. Um raio luminoso incide sobre a superfície superior do filme, formando um ângulo θ1=30° com a normal, conforme a figura abaixo. Calcule a distância d que o raio representado na figura percorre no interior do filme. O índice de refração do PVC é n2=1,5.

b) As diversas cores observadas no filme devem-se ao fenômeno de interferência. A interferência é construtiva quando a distância d percorrida pela luz no interior do filme é igual a (2k+1)(λ/2n2), onde k é um número natural (k=0,1,2,3...). Neste caso, a cor correspondente ao comprimento de onda λ torna-se visível para raios incidentes que formam angulo θ1 com a normal. Qual é o comprimento de onda na faixa visível do espectro eletromagnético (400nm – 700nm) para o qual a interferência é construtiva quando o ângulo de incidência é θ1=30°?

a) 8,4x10–7mb) 504nm

Unicamp 7) A informação digital de um CD é armazenada em uma camada de gravação que reside abaixo de uma camada protetora, composta por um plástico de 1,2mm de espessura. A leitura da informação é feita através de um feixe de laser que passa através de uma lente convergente e da camada protetora para ser focalizado na camada de gravação, conforme representa a figura abaixo. Nessa configuração, a área coberta pelo feixe na superfície do CD é relativamente grande, reduzindo os distúrbios causados por riscos na superfície.

a) Considere que o material da camada de proteção tem índice de refração n=1,5, e que o ângulo de incidência do feixe é de 30º em relação ao eixo normal à superfície do CD. Usando a Lei de Snell, n1senθ1=n2senθ2, calcule o raio R do feixe na superfície do CD. Considere R=0 no ponto de leitura.

b) Durante a leitura, a velocidade angular de rotação do CD varia conforme a distância do sistema ótico de leitura em relação ao eixo de rotação. Isso é necessário para que a velocidade linear do ponto de leitura seja constante. Qual deve ser a razão entre a velocidade angular de rotação do CD quando o sistema ótico está na parte central, de raio r1=2,0cm, e velocidade angular de rotação do CD quando o mesmo está na parte externa, de raio r2=10cm?

a) R=0,42 mmb) 5

Unicamp 12) Há atualmente um grande interesse no desenvolvimento de materiais artificiais, conhecidos como metamateriais, que têm propriedades físicas não convencionais. Este é o caso de metamateriais que apresentam índice de refração negativo, em contraste com materiais convencionais que têm índice de refração positivo. Essa propriedade não usual pode ser aplicada na camuflagem de objetos e no




desenvolvimento de lentes especiais.a) Na figura no espaço de resposta é

representado um raio de luz A que se propaga em um material convencional (Meio 1) com índice de refração o n1=1,8 e incide no Meio 2 formando um ângulo θ1=30° com a normal. Um dos raios B, C, D ou E apresenta uma trajetória que não seria possível em um material convencional e que ocorre quando o Meio 2 é um metamaterial com índice de refração negativo. Identifique este raio e calcule o módulo do índice de refração do Meio 2, n2, neste caso, utilizando a lei de Snell na forma: |n1|sen θ1=|n2|senθ2. Se necessário use 2=1,4 e 3=1,7 .

b) O índice de refração de um meio material, n, é definido pela razão entre as velocidades da luz no vácuo e no meio. A velocidade da luz em um material é dada por

v= 1 εµ , em que ε é a permissividade elétrica

e µ é a permeabilidade magnética do material. Calcule o índice de refração de um material que tenha ε = 2,0x10–11C2N/m2 e µ=1,25x10–6

Ns2/C2.A velocidade da luz no vácuo é c=3,0x108m/s

a) Aproximadamente 1,3b) 1,5

Fuvest 87c) Dois sistemas óticos, D1 e D2, são utilizados para analisar uma lâmina de tecido biológico a partir de direções diferentes. Em uma análise, a luz fluorescente, emitida por um indicador incorporado a uma pequena estrutura, presente no tecido, é captada, simultaneamente, pelos dois sistemas, ao longo das direções tracejadas. Levando-se em conta o desvio da luz pela refração, dentre as posições indicadas, aquela que poderia corresponder à

localização real dessa estrutura no tecido é

Suponha que o tecido biológico seja transparente à luz e tenha índice de refração uniforme, semelhante ao da água

a) Ab) Bc) Cd) De) E

Ita 29 Através de um tubo fino, um observador enxerga o topo de uma barra vertical de altura H apoiada no fundo de um cilindro vazio de diâmetro 2H. O tubo encontra-se a uma altura 2H + L e, para efeito de cálculo, é de comprimento desprezível.

Quando o cilindro é preenchido com um líquido até uma altura 2H (veja figura), mantido o tubo na mesma posição, o observador passa a ver a extremidade inferior da barra. Determine literalmente o índice de refração desse líquido.

Ita 13B) A figura mostra uma placa de vidro com índice de refração nv=2 mergulhada no ar, cujo índice de refração é igual




a 1,0. Para que um feixe de luz monocromática se propague pelo interior do vidro através de sucessivas reflexões totais, o seno do ângulo de entrada, senθe, deverá ser menor ou igual a

a) 0,18b) 0,37c) 0,50d) 0,71e) 0,87



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