Luz branca solar

Vermelho – menor F

Alaranjado

Amarelo

Verde

Azul

Anil

Violeta – maior F{

Cor e velocidade da luz

A velocidade da luz na matéria

varia de uma cor para outra. Quanto

mais a velocidade da luz é reduzida

numa refração, maior será o desvio

na sua propagação.

veralam-verazanvi

Refração:A refração ocorre quando a onda muda seu meio de propagação. Neste caso, sua velocidade e seu comprimento mudam, mas a frequência permanece a mesma.

Lembrar:

V = l = l.F

T

V – velocidade da onda no meio

T – período

F – Frequência

l – comprimento

Espectro Visível

Espectro de Radiação Eletromagnética

Região Comp. Onda

(Angstroms)

Comp. Onda

(centímetros)

Frequência

(Hz)

Energia

(eV)

Rádio > 109 > 10 < 3 x 109 < 10-5

Micro-ondas 109 - 106 10 - 0.01 3 x 109 - 3 x 1012 10-5 - 0.01

Infra-vermelho 106 - 7000 0.01 - 7 x 10-5 3 x 1012 - 4 x 1014 0.01 - 2

Visível 7000 - 4000 7 x 10-5 - 4 x 10-5 4 x 1014 - 8 x 1014 2 - 3

Ultravioleta 4000 - 10 4 x 10-5 - 10-7 8 x 1014 - 3 x 1017 3 - 103

Raios-X 10 - 0.1 10-7 - 10-9 3 x 1017 - 3 x 1019 103 - 105

Raios Gama < 0.1 < 10-9 > 3 x 1019 > 105

Cor e frequência:

No intervalo do espectro eletromagnético correspondente à luz visível,

cada frequência determina a sensação de uma cor.

Transmissão seletiva e dispersão

Lei de Snell – Descartes

n1.senq1 = n2.senq2

n – índice de refração

Cálculo do índice de refração:

n = c/vc – velocidade da luz no vácuov – velocidade da luz no meio

índice de refração relativo:n1,2 = n1/n2

1580 - 1626 1596 - 1650

N

Reflexão total e dispersão:A reflexão total ocorre quandoa luz vai do meio mais refringentepara o meio menos refringente eincide na fronteira entre os doismeios com um ângulo limite dadopor:n1.senq1 = n2.senq2

n2>n1

n1sen90º = n2.senL

senL = n1/n2 = V2/V1

(Vunesp-SP) A figura mostra, esquematicamente, o comportamento de um raio de luz que atinge um dispositivo de sinalização instalado numa estrada, semelhante ao conhecido“olho de gato”. De acordo com a figura, responda:a) que fenômenos ópticos ocorrem nos pontos I e II?b) que relação de desigualdade o índice de refração do plásticodeve satisfazer para que o dispositivo opere adequadamente,conforme indicado na figura.

a) I – reflexão totalII – refração

b) nplástico>nar

1) UEMS Um raio de luz, propagando-se no ar incide sobre uma placa de vidro conforme mostra a figura. Sendo o índice de refração do ar nar = 1, qual é o índice de refração do vidro?

nar.senqar = nv.senqv

1.sen60º = nv.sen45º

√3/2 = nv.√2/2

√6/2 = nv

nv≈1,22

2) Unifor-CE No vácuo, ou no ar, a velocidade da luz é de 3,0 .108

m/s. Num vidro, cujo índice de refração é 1,50, a velocidade da luz é, em m/s?

n = c/v1,5 = 3.108/vv = 3.108/1,5v = 2.108m/s

3) Fatec-SP A figura abaixo mostra um feixe de raios luminosos monocromáticos que se propaga através de um meio transparente A. Ao atingir outro meio transparente e homogêneo B, uma parte do feixe se reflete (II) e outra refrata (III). A respeito dessa situação é correto afirmar que:a) ela não é possível.b) o meio A pode ser o vácuo.c) o meio B pode ser o vácuo.d) a velocidade dos raios luminosos do feixe II é a mesma que a dos raios luminosos do feixe III.e) o ângulo (α) que o feixe incidente (I) forma com a superfície de separação é maior que o ângulo que o feixe refletido (II) forma com a mesma superfície (β).

Resp.: c)

4) UFBA Na figura abaixo, estão representados três raios luminosos, a, b e c, emitidospela fonte S, localizada no interior de um bloco de vidro. Considere o índice de refraçãodo vidro nv = 1,5, o índice de refração do ar nar = 1 e a velocidade de propagação daluz no ar c = 3,0 x 108 m/s.Nessas condições, é correto afirmar:(01) O ângulo de reflexão que o raio a forma com a normal é diferente do ângulo de incidência.(02) O raio luminoso, ao ser refratado passando do vidro para o ar, afasta-se da normal.(04) A reflexão interna total pode ocorrer, quando o raio luminoso incide do ar para o vidro ou do vidro para o ar.(08) A velocidade de propagação da luz, no vidro, é igual a 2,0 x 108 m/s.(16) O ângulo crítico θc, a partir do qual ocorre a reflexão interna total, é dado por θc = arc sen (2/3).(32) O fenômeno da difração ocorre quando a luz atravessa um orifício de dimensões daordem de grandeza do seu comprimento de onda.

Resp.: (2+8+16+32) = 58

Um feixe de luz vermelha, emitido por um laser, incide sobre a superfície da água de um

aquário, como representado nesta figura:O fundo desse aquário é espelhado, a profundidade da água é de 40 cm e o ângulo de

incidência do feixe de luz é de 50 . Observa-se, então, que esse feixe emerge da superfície

da água a 60 cm do ponto em que entrou.

Sabe-se que, na água, a velocidade de propagação da luz diminui com o aumento de sua

freqüência.

Considerando essas informações,

a) TRACE, na figura apresentada, a continuação da trajetória do feixe de luz até depois de

ele sair da água. JUSTIFIQUE sua resposta.

b) CALCULE o índice de refração da água nessa situação. Dado que o sen 50 = 0,766

Em seguida, usa-se outro laser que emite luz verde. Considerando essa nova situação,

c) RESPONDA:

A distância entre o ponto em que o feixe de luz verde entra na água e o ponto em que ele

emerge é menor, igual ou maior que a indicada para o feixe de luz vermelha. JUSTIFIQUE

sua resposta.

A) Ao sofrer refração a luz muda seu meio propagação.

Neste caso, sua velocidade pode aumentar ou dimimuir,

assim como seu ângulo de refração em relação à normal.

Quando o índice de rafração do meio aumenta, velocidade

e ângulo diminuem; quando o índice de rafração diminui,

velocidade e ângulo aumentam.

b) CALCULE o índice de refração da água

nessa situação.

Dado que o sen 50° = 0,766.

sen ? = 30/50

sen ? = 0,6

nar.sen50 = nágua.sen?

1.0,766 = nágua.0,6

nágua ≈ 1,28

Em seguida, usa-se outro laser que

emite luz verde. Considerando essa

nova situação,

c) RESPONDA:

A distância entre o ponto em que o feixe

de luz verde entra na água e o ponto em

que ele emerge é menor, igual ou maior

que a indicada para o feixe de luz

vermelha. JUSTIFIQUE sua resposta.

Vermelho – menor F

Alaranjado

Amarelo

Verde

Azul

Anil

Violeta – maior F

a distância será menor, pois para luz

verde o ângulo de refração será menor, ou seja,

a luz verde se aproximará mais normal.

Fuvest-SP Em agosto de 1999, ocorreu o último eclipse solar total do século. Um

estudante imaginou, então, uma forma de simular eclipses. Pensou em usar um

balão esférico e opaco, de 40 m de diâmetro, que ocultaria o Sol quando seguro

por uma corda a uma altura de 200 m. Faria as observações, protegendo

devidamente sua vista, quando o centro do Sol e o centro do balão estivessem

verticalmente colocados sobre ele, num dia de céu claro. Considere as

afirmações abaixo, em relação aos possíveis resultados dessa proposta, caso as

observações fossem realmente feitas, sabendo-se que a distância da Terra ao Sol

é de 150 x 108 km e que o raio do Sol é 0,75 x 106 km, aproximadamente.

I. O balão ocultaria todo o Sol: o estudante não veria diretamente nenhuma parte

do Sol.

II. O balão é pequeno demais: o estudante continuaria a ver diretamente partes do

Sol.

III. O céu ficaria escuro para o estudante, como se fosse noite.

Está correto apenas o que se afirma em

a) I b) II c) III d) I e III e) II e III

O semicírculo de vidro da figura abaixo é concêntrico com o transferidor, e a

normal à face plana do semicírculo passa pelo zero da escala do transferidor.

a) Fazendo uso da tabela a seguir faça

uma estimativa do índice de refração do

vidro. Considere que a velocidade da luz

no ar é igual a velocidade da luz no vácuo.

b) Observe que o feixe de luz incidente na

face curva do bloco não desvia ao passar

do vidro para o ar. Explique por que isso

ocorre.

c) Suponha que o bloco do experimento

fosse substituído por outro de faces

paralelas, feito do mesmo material.

Desenhe na figura 2 a trajetória do feixe

nessa nova situação.

A) nar.seni = nv.senr

nar = C/V = 1

1.sen60 = nv.sen35

1.0,87 = nv.0,57

nv ≈ 1,53

B) O ângulo de incidência

em relação à normal é igual

a zero

C)

Um feixe de luz monocromática, proveniente de um meio óptico A,

incide sobre a superfície de separação desse meio com um meio óptico

B. Após a incidência, o raio segue por entre os dois meios, não

refletindo nem penetrando o novo meio.

Com relação a esse acontecimento, analise:

I. O meio óptico A tem um índice de refração maior que o meio óptico B.

II. Em A, a velocidade de propagação do feixe é maior que em B.

III. Se o ângulo de incidência (medido relativamente à normal à superfície

de separação) for aumentado, o raio de luz reflete, permanecendo no meio

A.

Está correto o contido apenas em

a) I e III. b) II e III. c) II. d) I e II. e) III.

N

Refração em dioptros planos

- sistema constituido de dois meios transparentes de

diferentes refringências, que fazem fronteira plana.

N N

Equação do dioptro para pequenos ângulos de incidência.

di = nvai

do nvem

N

i

r

Cálculo do desvio lateral (d)

sen (i-r) = d/h

h = d/sen (i-r)

cos r = e/h

h = e/cos r

d/sen (i-r) = e/cos r

d = e.sen(i-r)cos r

(UNIFESP) Na figura, P representa um peixinho no interior de um aquário

a 13 cm de profundidade em relação à superfície da água. Um garoto vê

esse peixinho através da superfície livre do aquário, olhando de duas

posições: O1 e O2

Sendo n(água) = 1,3 o índice de refração da água, pode-se afirmar que

o garoto vê o peixinho a uma profundidade de

a) 10 cm, de ambas as posições.

b) 17 cm, de ambas as posições.

c) 10 cm em O1 e 17 cm em O2.

d) 10 cm em O1 e a uma profundidade maior que 10 cm em O2.

e) 10 cm em O1 e a uma profundidade menor que 10 cm em O2.

Para o observador próximo de P

di/do = nvai / nvem

di / 13 = 1/ 1,3

di = 10 cm

1) Temos dificuldade em enxergar com nitidez debaixo da

água porque os índices de refração da córnea e das demais

estruturas do olho são muito próximos do índice de refração

da água (nágua = 4/3). Por isso usamos máscaras de

mergulho, o que interpõe uma pequena camada de ar (nar =

1) entre a água e o olho. Um peixe está a uma distância de 2,0

m de um mergulhador, na direção da máscara. Suponha o

vidro da máscara plano e de espessura desprezível. Calcule a

que distância o mergulhador vê a imagem do peixe.

a) 2,0 m b) 3,0 m c) 1,5 m d) 1,2 m e) 1,8 m

nar = 1

nágua =4/3

do = 2 m

di = ?

di/do = nvai/nvem

di/2 = 1/4/3

di/2 = ¾

di = 2.3/4 = 1,5 m

Resp.: C

2) Para determinar o índice de refração de um líquido, faz-se

com que um feixe de luz monocromática proveniente do ar

forme um ângulo de 60º em relação à normal, no ponto de

incidência. Para que isso aconteça, o ângulo de refração

observado é de 30º. Sendo o índice de refração do ar igual a

1,0, determine o índice de refração do líquido.

a) √3 b)√3 / 3 c) √3 / 2 d) 3 e) √2 / 2

60

30

ar

líquido

nar = 1

i = 60

r = 30

nliq = ?

nar.seni = nliq.senr

1.sen60 = nliq.sen30

1.√3/2 = nliq.1/2

nliq = √3

Resp.: A

N

4) A figura a seguir indica a trajetória de um raio de luz que

passa de uma região semicircular que contém ar para outra

de vidro, ambas de mesmo tamanho e perfeitamente

justapostas.

Determine, numericamente, o índice de refração do vidro em

relação ao ar.

a) 2 b) 1,2 c) 1,5 d) √3 e) √3/2

nar = 1

nvidro = ?

nar.seni = nv.senr

seni = 3/R

senr = 2/R

1.3/R = nv.2/R

nv = 3/2 = 1,5

Resp.: C

8) Uma pessoa encontra-se deitada num trampolim, situado a

três metros de altura, olhando para a piscina cheia, cuja

profundidade é de 2,5 m. Nestas circunstâncias e sabendo-se

que a água é mais refringente que o ar, podemos afirmar que

a profundidade aparente da piscina será:

a) exatamente 2,5 m.

b) um valor compreendido entre 2,5 e 3 m.

c) um valor maior que 3 m.

d) um valor menor que 2,5 m.

e) exatamente 3 m. di/do = nvai/nvem

di/do = nar/nágua

sendo nágua > nar, temos:

nar/nágua < 1.

di/2,5 = 0,….

di = 2,5 . 0,…

di < 2,5

Resp.: D

10) 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.

Resp.: C

13) Uma lâmina de vidro de faces paralelas, perfeitamente lisas, de índice de

refração n, é mergulhada completamente em um líquido transparente de índice de

refração também igual a n. Observa-se que a lâmina de vidro torna-se

praticamente invisível, isto é, fica difícil distingui-la no líquido.

Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S):

01) A lâmina de vidro torna-se opaca à luz.

02) A luz, ao passar do meio líquido para a lâmina de vidro, sobre reflexão total.

04) A luz sofre forte refração, ao passar do meio líquido para a lâmina de vidro e,

também, desta para o meio líquido.

08) Quando a luz passa do líquido para o vidro, ocorre mudança no seu

comprimento de onda.

16) A luz não sofre refração, ao passar do meio líquido para a lâmina de vidro.

32) A luz que se propaga no meio líquido não sofre reflexão ao incidir na lâmina

de vidro.

64) A luz sofre desvio, ao passar do líquido para a lâmina e, desta para o líquido,

porque a velocidade da luz nos dois meios é diferente. Dê como resposta a soma

das alternativas corretas.

a) 48

b) 39

c) 96

d) 60

e) 3

nlente = nvidro

16+32

Resp.: A

14) A água sempre foi vital para a sobrevivência humana, inclusive para o homem

visualizar através dela e, assim, conseguir o seu alimento. Em algumas tribos

indígenas, os guerreiros providenciam alimento através da pesca por lança. Para

isso, postam-se à margem dos rios, observando a passagem dos peixes, para

neles mirar a lança. Para acertá-los, porém, valem-se de um recurso

prático, utilizando, sem saber, um princípio da Física.

Se você participasse desse tipo de pescaria, acertaria:

a) abaixo da imagem visualizada, por causa do fenômeno da refração, apesar de

você e o peixe estarem em meios diferentes.

b) na posição da imagem, em virtude de ela corresponder à posição do objeto,

mesmo que você e o peixe estejam em meios diferentes.

c) acima da imagem visualizada, já que ela corresponde à posição do objeto, pois

você e o peixe estão em meios diferentes e, portanto, há o fenômeno da refração.

d) acima da imagem visualizada, pois, em virtude do fenômeno da refração, a

posição da imagem não corresponde à posição do objeto, uma vez que você e o

peixe estão em meios diferentes.

e) abaixo da imagem visualizada, pois a luz sofre o fenômeno da refração, devido

ao fato de você e o peixe estarem em meios diferentes.

Resposta: E

Refração em Prisma óptico imerso no ar

i1

NN

i2r1 r2

D

A

A

A = r1 + r2 (ângulo de refringência ou abertura)

D = i1 – r1 + i2 – r2

D = i1 + i2 – (r1 + r2)

D = i1 + i2 – A (Desvio total)

i2 – r2i1 - r1

Prisma e dispersão da luz

Prisma de reflexão total