Refração – 1º ano – Prof. Lucas

Sala de Estudos
FÍSICA - Lucas 2° trimestre
Ensino Médio 1º ano classe:___ Prof.LUCAS
Nome:______________________________________ nº___
ÓPTICA GEOMÉTRICA – REFRAÇÃO
1. (Puccamp 1995) Um feixe de luz monocromática, que se propaga no meio 1 com velocidade
de 3  108 m / s, incide na superfície S de separação com o meio 2, formando com a superfície
um ângulo de 30°. A velocidade do feixe no meio 2 é
3  108 m / s.
Dados:
sen30  cos 60 
1
2
2
2
3
sen60  cos30 
2
sen45  cos 45 
O ângulo que o feixe forma com a superfície no meio 2 vale
a) 60°
b) 45°
c) 30°
d) 10°
e) 0°
2. (Ibmecrj 2013) Um raio de luz monocromática se propaga do meio A para o meio B, de tal
forma que o ângulo de refração β vale a metade do ângulo de incidência α . Se o índice de
refração do meio A vale 1 e o sen β  0,5 , o índice de refração do meio B vale:
a) 2
b) 3
c) 3
d) 0,75
e) 0,5
3. (Ufu 2011) A tabela abaixo mostra o valor aproximado dos índices de refração de alguns
meios, medidos em condições normais de temperatura e pressão, para um feixe de luz
incidente com comprimento de onda de 600 nm
Material
Ar
Água (20º C)
Safira
Vidro de altíssima dispersão
Diamante
Índice de refração
1,0
1,3
1,7
1,9
2,4
O raio de luz que se propaga inicialmente no diamante incide com um ângulo i  30º em um
meio desconhecido, sendo o ângulo de refração r  45º .
O meio desconhecido é:
a) Vidro de altíssima dispersão
b) Ar
c) Água (20ºC)
d) Safira
4. (Ufpe 2011) A figura apresenta um experimento com um raio de luz que passa de um bloco
de vidro para o ar. Considere a velocidade da luz no ar como sendo igual à velocidade da luz
no vácuo. Qual é a velocidade da luz dentro do bloco de vidro, em unidades de 108 m/s?
Dados:
Velocidade da luz no vácuo = 3  108 m/s ;
sen 30° = 0,50; sen 45° = 0,71.
5. (Pucrs 2010) Resolver a questão com base nas informações a seguir.
O efeito causado pela incidência da luz solar sobre um vidro, dando origem a um feixe colorido,
é conhecido como dispersão da luz branca. Este fenômeno é resultado da refração da luz ao
atravessar meios diferentes, no caso, do ar para o vidro. Na superfície de separação entre os
dois meios, a luz sofre um desvio em relação à direção original de propagação desde que
incida no vidro em uma direção diferente da direção normal à superfície.
A tabela a seguir informa os índices de refração de um tipo de vidro para algumas das
diferentes cores que compõem a luz branca.
Cor
Índice de refração do
vidro relativo ao ar
Vermelho
1,513
Amarelo
1,517
Verde
1,519
Azul
1,528
Violeta
1,532
A partir das informações e da tabela apresentadas, em relação a um raio de luz branca
proveniente do ar que incide no vidro, é correto afirmar que
a) as cores são percebidas porque o vidro apresenta aproximadamente o mesmo índice de
refração para todas elas.
b) há a predominância da luz verde porque o índice de refração do vidro para essa cor
aproxima-se da média dos índices para todas as cores.
c) a luz violeta é a que sofre menor desvio.
d) a luz vermelha é a que sofre maior desvio.
e) a luz azul sofre desvio maior do que a luz vermelha.
6. (Udesc 2010) Um bastão é colocado sequencialmente em três recipientes com líquidos
diferentes. Olhando-se o bastão através de cada recipiente, observam-se as imagens I, II e III,
conforme ilustração a seguir, pois os líquidos são transparentes. Sendo nAr, nI, nII e nIII os
índices de refração do ar, do líquido em I, do líquido em II e do líquido em III, respectivamente,
a relação que está correta é:
a) nAr < nI < nII
b) nII < nAr < nIII
c) nI > nII > nIII
d) nIII > nII > nI
e) nIII < nI < nII
7. (Ufpr 2014) Um sistema de espelhos, esquematizado na figura abaixo, está imerso num
meio 1 cujo índice de refração é
2.
Um raio luminoso incide sobre o espelho horizontal pela trajetória a fazendo um ângulo de 𝟔𝟎º
em relação à reta normal deste espelho. Após esta reflexão, o raio segue a trajetória b e sofre
nova reflexão ao atingir outro espelho, que está inclinado de 75° em relação à horizontal. Em
seguida, o raio refletido segue a trajetória c e sofre refração ao passar deste meio para um
meio 2 cujo índice de refração é igual a 1, passando a seguir a trajetória d. Utilizando estas
informações, determine o ângulo de refração θ, em relação à reta normal da interface entre os
meios 1 e 2.
8. (Fmp 2014)
A figura acima ilustra um raio monocromático que se propaga no ar e incide sobre uma lâmina
de faces paralelas, delgada e de espessura d com ângulo de incidência igual a 60. O raio
sofre refração, se propaga no interior da lâmina e, em seguida, volta a se propagar no ar.
Se o índice de refração do ar é 1, então o índice de refração do material da lâmina é
a)
6
3
b)
6
2
c)
2
2
d)
6
e)
3
9. (Ufms 2006) Um raio de luz monocromática passa de um meio 1 para um meio 2 e desse
para um meio 3, conforme indicado na figura.
Com relação à velocidade de propagação da luz nesses três meios, assinale a alternativa
correta.
a) v 1 > v2 > v3
b) v 3 > v1 > v2
c) v2 > v 3 > v1
d) v 1 > v3 > v2
e) v 3 > v2 > v1
10. (Fuvest 2016) Uma moeda está no centro do fundo de uma caixa d’água cilíndrica de
0,87 m de altura e base circular com 1,0 m de diâmetro, totalmente preenchida com água,
como esquematizado na figura.
Se um feixe de luz laser incidir em uma direção que passa pela borda da caixa, fazendo um
ângulo θ com a vertical, ele só poderá iluminar a moeda se
Note e adote:
Índice de refração da água: 1,4
n1 sen(θ1 )  n2 sen(θ2 )
sen(20)  cos(70)  0,35
sen(30)  cos(60)  0,50
sen(45)  cos(45)  0,70
sen(60)  cos(30)  0,87
sen(70)  cos(20)  0,94
a)
b)
c)
d)
e)
θ  20
θ  30
θ  45
θ  60
θ  70
11. (Enem 2012) Alguns povos indígenas ainda preservam suas tradições realizando a pesca com lanças,
demonstrando uma notável habilidade. Para fisgar um peixe em um lago com águas tranquilas o índio
deve mirar abaixo da posição em que enxerga o peixe. Ele deve proceder dessa forma porque os raios de
luz
a) refletidos pelo peixe não descrevem uma trajetória retilínea no interior da água.
b) emitidos pelos olhos do índio desviam sua trajetória quando passam do ar para a água.
c) espalhados pelo peixe são refletidos pela superfície da água.
d) emitidos pelos olhos do índio são espalhados pela superfície da água.
e) refletidos pelo peixe desviam sua trajetória quando passam da água para o ar.
12. (Fuvest 2012) Uma fibra ótica é um guia
de luz, flexível e transparente, cilíndrico, feito
de sílica ou polímero, de diâmetro não muito
maior que o de um fio de cabelo, usado para
transmitir sinais luminosos a grandes
distâncias, com baixas perdas de intensidade.
A fibra ótica é constituída de um núcleo, por
onde a luz se propaga e de um revestimento,
como esquematizado na figura acima (corte
longitudinal). Sendo o índice de refração do núcleo 1,60 e o do revestimento, 1,45, o menor valor do
ângulo de incidência  do feixe luminoso, para que toda a luz incidente permaneça no núcleo, é,
aproximadamente,
Note e adote
 (graus) sen  cos 
25
0,42
0,91
30
0,50
0,87
45
0,71
0,71
50
0,77
0,64
55
0,82
0,57
60
0,87
0,50
65
0,91
0,42
n1 sen 1  n2 sen 2
a) 45º.
b) 50º.
c) 55º.
d) 60º.
e) 65º.
13. (Uff 2011) O fenômeno da miragem, comum em desertos, ocorre em locais onde a temperatura do
solo é alta. Raios luminosos chegam aos olhos de um observador por dois caminhos distintos, um dos
quais parece proveniente de uma imagem especular do objeto observado, como se esse estivesse ao
lado de um espelho d’água (semelhante ao da superfície de um lago). Um modelo simplificado para a
explicação desse fenômeno é mostrado na figura abaixo.
O raio que parece provir da imagem especular sofre refrações sucessivas em diferentes camadas de ar
próximas ao solo. Esse modelo reflete um raciocínio que envolve a temperatura, densidade e índice de
refração de cada uma das camadas. O texto a seguir, preenchidas suas lacunas, expõe esse raciocínio.
“A temperatura do ar ___________________ com a altura da camada, provocando _________________
da densidade e _________________ do índice de refração; por isso, as refrações sucessivas do raio
descendente fazem o ângulo de refração ______________ até que o raio sofra reflexão total,
acontecendo o inverso em sua trajetória ascendente até o olho do observador”.
Assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas.
a) aumenta – diminuição – aumento – diminuir
b) aumenta – diminuição – diminuiзгo – diminuir
c) diminui – aumento – aumento – aumentar
d) diminui – aumento – diminuição – aumentar
e) não varia – diminuição – diminuição – aumentar
14. (Unesp 2013) Uma haste luminosa de 2,5 m de
comprimento está presa verticalmente a uma boia opaca
circular de 2,26 m de raio, que flutua nas águas paradas e
transparentes de uma piscina, como mostra a figura. Devido
а presença da boia e ao fenômeno da reflexão total da luz,
apenas uma parte da haste pode ser vista por observadores
que estejam fora da água. Considere que o índice de refração
do ar seja 1,0, o da água da piscina
4
, sen 48,6° = 0,75 e tg
3
48,6° = 1,13. Um observador que esteja fora da água poderá
ver, no máximo, uma porcentagem do comprimento da haste
igual a
a) 70%.
b) 60%.
c) 50%.
d) 20%.
e) 40%.
15. (Ufmg 2013) Ariete deseja estudar o fenômeno da
dispersão da luz branca, ou seja, a sua decomposição em
várias cores devido а dependência do índice de refração do
material com a frequência. Para isso, ela utiliza um prisma de
vidro cuja seção reta tem a forma de um triângulo retângulo
isósceles. O índice de refração desse vidro é n  1,50 para a
luz branca e varia em torno desse valor para as várias cores
do espectro visível. Ela envia um feixe de luz branca em uma
direção perpendicular a uma das superfícies do prisma que
formam o ângulo reto, como mostrado na figura.
(Dados: sen 45  cos 45  0,707.)
a) COMPLETE, na figura, a trajetória do feixe até sair do prisma.
b) EXPLIQUE, detalhando seu raciocínio, o que acontece com esse feixe na superfície oposta ao ângulo
reto.
c) Ariete observa a dispersão da luz branca nesse experimento? JUSTIFIQUE sua resposta.
16. (Ufpa 2013) O arco-íris é um fenômeno óptico que acontece
quando a luz branca do Sol incide sobre gotas esféricas de água
presentes na atmosfera. A figura abaixo mostra as trajetórias de três
raios de luz, um vermelho (com comprimento de onda λ  700 nm),
um verde  λ  546 nm  e um violeta  λ  436 nm  , que estão num
plano que passa pelo centro de uma esfera (também mostrada na
figura). Antes de passar pela esfera, estes raios fazem parte de um raio
de luz branca incidente. Analisando as trajetórias destes raios quando
passam do meio para a esfera e da esfera, de volta para o meio, é
correto afirmar que
a) o índice de refração da esfera é igual ao índice de refração do meio.
b) o índice de refração da esfera é maior do que o do meio e é diretamente proporcional ao comprimento
de onda  λ  da luz.
c) o índice de refração da esfera é maior do que o do meio e é inversamente proporcional ao comprimento
de onda  λ  da luz.
d) o índice de refração da esfera é menor do que o do meio e é diretamente proporcional ao comprimento
de onda  λ  da luz.
e) o índice de refração da esfera é menor do que o do meio e é inversamente proporcional ao
comprimento de onda  λ  da luz.
17. (Ufg 2010) Um raio de luz monocromático incide
perpendicularmente na face A de um prisma e sofre
reflexões internas totais com toda luz emergindo pela
face C, como ilustra a figura a seguir. Considerando o
exposto e sabendo que o meio externo é o ar
( n a r = 1 ) , calcule o índice de refração mínimo do
prisma.
18. (Cesgranrio 2010) Um raio de luz monocromática incide sobre a superfície de uma lâmina delgada de
vidro, com faces paralelas, fazendo com ela um ângulo de 30º, como ilustra a figura acima. A lâmina está
imersa no ar e sua espessura é
3 cm. Sabendo-se que os índices de refração desse vidro e do ar
respectivamente, 3 e 1, determine
sofrido pelo raio ao sair da lâmina.
valem,
o desvio x, em mm,
GABARITO:
1) A
2) C
3) D
4) 2,12 u
5) E
6) E
7) 45º
8) B
9) B
10) c
12) C
17) D
13) C
18) np > 2
14) D
19) x = 1 cm
15) E
11)
16)
E
E