Exercícios sobre refração da luz
Esta lista de exercícios testará o que você sabe a respeito da refração da luz, fenômeno ondulatório em que temos mudança de meio.
(Unesp) A figura representa um raio de luz monocromática propagando- se pelo ar (n = 1), incidindo na superfície de um bloco feito de material homogêneo e transparente com um ângulo de incidência de 60° e refratando-se com um ângulo de refração r.
Sabendo que o ângulo limite de incidência para refração da luz desse bloco para o ar é de 30° e considerando os valores indicados na tabela, o valor de r, quando o ângulo de incidência no ar for 60°, é:
a) 25,6°
b) 29,3°
c) 30,0°
d) 35,3°
e) 45,0°
(PUC - MG) Foi René Descartes, em 1637, o primeiro a discutir claramente a formação do arco-íris. Ele escreveu: “Considerando que esse arco-íris aparece não apenas no céu, mas também no ar perto de nós, sempre que haja gotas de água iluminadas pelo Sol, como podemos ver em certas fontes, eu imediatamente entendi que isso acontece devido apenas ao caminho que os raios de luz traçam nessas gotas e atingem nossos olhos. Ainda mais, sabendo que as gotas são redondas, como fora anteriormente provado e, mesmo que sejam grandes ou pequenas, a aparência do arco-íris não muda de forma nenhuma, tive a ideia de considerar uma bem grande, para que pudesse examinar melhor…”
Assinale os fenômenos ópticos responsáveis pela formação do arco-íris:
a) interferência e refração.
b) reflexão e interferência.
c) difração e refração.
d) refração e reflexão.
(UFPR) Um dado meio tem um índice de refração n1. Um outro meio tem um índice de refração n2. Assinale a alternativa que expressa corretamente a relação entre os módulos das velocidades da luz nos dois meios, quando:
n2 = 2 ∙ n1
a) v2 = 4 ∙ v1
b) v2 = 2 ∙ v1
c) v2 = v1
d) v2 = v1 / 2
e) v2 = v1 / 4
(FMJ) Um raio de luz monocromática se propaga no ar, cujo índice de refração absoluto é igual a 1,0, e incide na superfície de uma lâmina de vidro formando um ângulo com a reta normal à superfície. Ao penetrar no vidro, o raio passa a formar um ângulo com a reta normal.
Sabendo que a luz se propaga no ar com velocidade de 3 ∙ 108 m/s, que sen δ = 0,8 e sen θ = 0,6, a velocidade de propagação da luz no vidro que constitui a lâmina é
a) 1,15 ∙ 108 m/s
b) 1,80 ∙ 108 m/s
c) 4,00 ∙ 108 m/s
d) 1,40 ∙ 108 m/s
e) 2,25 ∙ 108 m/s
A partir dos seus estudos sobre o fenômeno da refração da luz, é correto afirmar que:
a) explica o eco sonar.
b) é sinônimo de reflexão.
c) causa a modificação na velocidade de propagação da luz.
d) não ocorre mudança de meio.
e) é o mesmo que absorção da luz.
Determine a razão nA por nB quando um raio luminoso incide sobre a superfície de separação entre os meios A e B com ângulo de incidência de 45° e ângulo de refração de 60°.
Dados: sen 45° = \(\sqrt{2}/{2} \); sen 60° = \(\sqrt{3}/{2} \).
a) 1
b) \(\sqrt{2}/{3} \)
c) \(\sqrt{3} \)
d) \(\sqrt{3}/{2} \)
e) \(\sqrt{2} \)
Determine o índice de refração de um meio sabendo que a velocidade de propagação da luz nesse meio é de 100.000 km/s e que a velocidade da luz no vácuo é de 300.000 km/s.
a) 1,0
b) 1,5
c) 2,0
d) 2,5
e) 3,0
Quando a luz passa do ar (índice de refração = 1,0) para a água (índice de refração = 1,33), a sua velocidade?
a) Aumenta.
b) Dobra
c) Diminui.
d) Triplica.
e) Não é alterada.
Um raio de luz passa de um meio 1, de índice de refração 2,5, para um meio 2. Sabendo que o ângulo de incidência é de 30º e o ângulo de refração é de 50º, encontre o índice de refração aproximado do meio 2.
Dados: sen 30º = 0,5 e sen 50º = 0,8.
a) 0,68
b) 0,91
c) 1,37
d) 1,56
e) 2,45
Para que um meio tenha índice de refração igual a 0,5, é necessário que a luz se propague com qual velocidade nele? Considere a velocidade da luz no vácuo igual a 300.000 km/s.
a) 300.000 Km/s
b) 450.000 Km/s
c) 600.000 Km/s
d) 750.000 Km/s
e) 800.000 Km/s
Quando a luz passa de um diamante (índice de refração = 2,42) para o ar (índice de refração = 1,0), a sua velocidade?
a) Aumenta.
b) Dobra
c) Diminui.
d) Triplica.
e) Não é alterada.
Quais das alternativas apresentam as unidades de medidas correspondentes às grandezas físicas estudadas na refração da luz?
I. A velocidade da luz é medida em metros por segundo ao quadrado.
II. O índice de refração é medido em metros.
III. A velocidade é medida em metros por segundo.
IV. O ângulo de incidência é medido em graus.
Está(ão) correta(s):
a) I, II.
b) III, IV.
c) I, IV.
d) II, III.
e) I, II e III.
Letra A. Primeiramente, calcularemos o índice de refração do bloco usando a fórmula do ângulo limite:
\(sen \ {\theta_l} = \frac{n_1}{n_2} \)
\(sen \ 30^\circ = \frac{n_{\text{ar}}}{n_{\text{bloco}}} \)
\(0{,}5 = \frac{1}{n_{\text{bloco}}} \)
\(n_{\text{bloco}} = \frac{1}{0{,}5} \)
Por fim, calcularemos o ângulo de refração usando a fórmula da lei de Snell-Descartes:
\(n_1 \cdot \sin{\theta_i} = n_2 \cdot \sin{\theta_r} \)
\(n_{\text{ar}} \cdot \sin{60^\circ} = n_{\text{bloco}} \cdot \sin{\theta_r} \)
\(1 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 2 \cdot \sin{\theta_r} \)
\(\sin{\theta_r} = \frac{\sqrt{3}}{2} \cdot \frac{1}{2} \)
\(\sin{\theta_r} = \frac{\sqrt{3}}{4} \)
Letra D. Calcularemos a relação entre os módulos das velocidades da luz nos dois meios por meio da igualdade fornecida no enunciado:
n2 = 2 ∙ n1
Substituindo pela fórmula do índice de refração, temos:
\(\frac{c}{v_2} = 2 \cdot \frac{c}{v_1} \)
\(\frac{v_1}{v_2} = 2 \cdot \frac{c}{c} \)
\(\frac{v_1}{v_2} = 2 \)
Letra E. Calcularemos a velocidade de propagação da luz no vidro usando a fórmula da lei de Snell-Descartes:
n1 ∙ sin θi = n2 ∙ sin θr
nar ∙ sin δ = nvidro ∙ sin θ
Substituindo o índice de refração do vidro pela fórmula do índice de refração, temos:
Letra C. No fenômeno da refração da luz, temos a modificação da velocidade de propagação da luz devido à mudança de meio.
Letra B. Calcularemos a relação entre os índices de refração usando a fórmula da lei de Snell-Descartes:
\(n_A \cdot \sin 45^\circ = n_B \cdot \sin 60^\circ \)
\(\frac{n_A}{n_B} = \frac{\sin 45^\circ}{\sin 60^\circ} \)
\(\frac{n_A}{n_B} = \frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{\sqrt{3}}{2}} \)
\(\frac{n_A}{n_B} = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{2}{\sqrt{3}} \)
\(\frac{n_A}{n_B} = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}} \)
Letra E. Calcularemos o índice de refração do meio usando a fórmula do índice de refração:
\(n = \frac{c}{v} \)
\(n = \frac{300.000}{100.000} \)
Letra C. Quando a luz passa do ar para a água, a sua velocidade diminui, já que ela está passando de um meio com índice de refração menor para um maior.
Letra D. Calcularemos o índice de refração do meio 2 usando a fórmula da lei de Snell-Descartes:
\(n_1 \cdot \sin \theta_i = n_2 \cdot \sin \theta_r \)
\(2,5 \cdot \sin 30^\circ = n_2 \cdot \sin 50^\circ \)
Letra C. Calcularemos a velocidade da luz no meio usando a fórmula do índice de refração:
\(n = \frac{c}{v} \)
\(0,5 = \frac{300.000}{v} \)
\(v = \frac{300.000}{0,5} \)
Letra A. Quando a luz passa do diamante para o ar, a sua velocidade aumenta, já que ela está passando de um meio com índice de refração maior para um menor.
Letra B. As alternativas III e IV estão corretas. Abaixo vemos a correção em vermelho das alternativas incorretas.
I. Incorreta. A velocidade da luz é medida em metros por segundo.
II. Incorreta. O índice de refração é adimensional.
III. Correta.
IV. Correta.