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Exercícios de Física
Exercícios sobre refração da luz

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. Publicado por: Pâmella Raphaella Melo

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Questão 1

(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.

Raio de luz incidindo na superfície de um bloco homogêneo e transparente com um ângulo de 60°.

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°

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Resposta

Letra A. Primeiramente, calcularemos o índice de refração do bloco usando a fórmula do ângulo limite:

$sen \ {\theta_l} = \frac{n_1}{n_2}$

$sen \ 30^\circ = \frac{n_{\text{ar}}}{n_{\text{bloco}}}$

$0{,}5 = \frac{1}{n_{\text{bloco}}}$

$n_{\text{bloco}} = \frac{1}{0{,}5}$

$n_{ \ bloco}=2$

Por fim, calcularemos o ângulo de refração usando a fórmula da lei de Snell-Descartes:

$n_1 \cdot \sin{\theta_i} = n_2 \cdot \sin{\theta_r}$

$n_{\text{ar}} \cdot \sin{60^\circ} = n_{\text{bloco}} \cdot \sin{\theta_r}$

$1 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 2 \cdot \sin{\theta_r}$

$\sin{\theta_r} = \frac{\sqrt{3}}{2} \cdot \frac{1}{2}$

$\sin{\theta_r} = \frac{\sqrt{3}}{4}$

$θ_r=25,6°$

Questão 2

(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.

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Resposta

Letra D. Os fenômenos ópticos responsáveis pela formação do arco-íris são a refração e reflexão da luz.

Questão 3

(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

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Resposta

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:

$\frac{c}{v_2} = 2 \cdot \frac{c}{v_1}$

$\frac{v_1}{v_2} = 2 \cdot \frac{c}{c}$

$\frac{v_1}{v_2} = 2$

$v_1=2 \cdot v_2$

$v_2 = \frac{v_1}{2}$

Questão 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.

Raio de luz propagando-se no ar, formando um ângulo com a reta normal à superfície. Título: raio-luz-propagacao

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 ∙ 10⁸m/s

e) 2,25 ∙ 10⁸ m/s

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Resposta

Letra E. Calcularemos a velocidade de propagação da luz no vidro usando a fórmula da lei de Snell-Descartes:

n₁ ∙ sin θ_i= n₂∙ sin θ_r

n_ar∙ sin δ = n_vidro∙ sin θ

Substituindo o índice de refração do vidro pela fórmula do índice de refração, temos:

$1 \cdot \sin{\delta} = \frac{c}{v_{\text{vidro}}} \cdot \sin{\theta}$

$1 \cdot 0,8 = \frac{3 \ \cdot \ 10^8}{v_2} \cdot 0,6$

$0,8 = \frac{3 \ \cdot \ 10^8}{v_2} \cdot 0,6$

$v_2 = \frac{3 \ \cdot \ 10^8}{0,8 \ } \cdot \ 0,6$

$v_2=2,25 \cdot 10^8 m/s$

Questão 5

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.

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Resposta

Letra C. No fenômeno da refração da luz, temos a modificação da velocidade de propagação da luz devido à mudança de meio.

Questão 6

Determine a razão n_A por n_B 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) $\sqrt{2}$

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Resposta

Letra B. Calcularemos a relação entre os índices de refração usando a fórmula da lei de Snell-Descartes:

$n_1 \cdot \sin{\theta_i} = n_2 \cdot \sin{\theta_r}$

$n_A \cdot \sin 45^\circ = n_B \cdot \sin 60^\circ$

$\frac{n_A}{n_B} = \frac{\sin 45^\circ}{\sin 60^\circ}$

$\frac{n_A}{n_B} = \frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{\sqrt{3}}{2}}$

$\frac{n_A}{n_B} = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{2}{\sqrt{3}}$

$\frac{n_A}{n_B} = \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{3}}$

Questão 7

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

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Resposta

Letra E. Calcularemos o índice de refração do meio usando a fórmula do índice de refração:

$n = \frac{c}{v}$

$n = \frac{300.000}{100.000}$

$n=3$

Questão 8

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.

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Resposta

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.

Questão 9

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

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Resposta

Letra D. Calcularemos o índice de refração do meio 2 usando a fórmula da lei de Snell-Descartes:

$n_1 \cdot \sin \theta_i = n_2 \cdot \sin \theta_r$

$2,5 \cdot \sin 30^\circ = n_2 \cdot \sin 50^\circ$

$2,5 \cdot 0,5=n_2 \cdot 0,8$

$1,25=n_2 \cdot 0,8$

$n_2 = \frac{1{,}25}{0{,}8}$

$n_2=1,5625$

$n_2 \cong 1,56$

Questão 10

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

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Resposta

Letra C. Calcularemos a velocidade da luz no meio usando a fórmula do índice de refração:

$n = \frac{c}{v}$

$0,5 = \frac{300.000}{v}$

$v = \frac{300.000}{0,5}$

$v=600.000 \ Km/s$

Questão 11

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.

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Resposta

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.

Questão 12

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.