Refracao

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Refracao

  1. 1. Refração TAREFÃO Leia o texto e observe a figura a seguir para responder à questão 1. Nossos olhos é que o vêem arqueando Porque o arco-íris é curvo? A forma arqueada do arco-íris existe por causa do modo como a luz é refletida em diversas gotas de chuva e percebida por nossos olhos (veja ilustração). Na explicação acima, o círculo só se forma pela metade, pois o observador está posicionado no chão. Se a luz atravessasse a Terra e fosse possível enxergar além do horizonte, ele conseguiria ver um círculo co-lorido completo, e não apenas um arco. O arco-íris é percebido graças a um fenômeno óptico e meteorológico. Ele é captado por nossos olhos por causa do desvio e da dispersão da luz branca do Sol em gotas de água sus-pensas no ar, seja pela chuva ou por outro meio, como uma mangueira. Só algumas dessas gotas desviam a luz na direção dos olhos de um observador, pois cada faixa de luz sai da gota com uma direção diferente. Outra pessoa, em outra posição, verá a luz desviada por outras gotas dife-rentes. Isso quer dizer que ele verá outro arco-íris. É possível também o mesmo observador ver mais de um arco-íris. As gotas que formam um arco-íris podem estar até bem perto do observador, como acontece quando se vê um pequeno arco-íris formado pela água espalhada por um dispersor usado para regar jardins. A refração (mudança de direção) da luz e sua decomposição em sete cores de ângulos diferentes foram explicadas no livro “Nova Teoria sobre Luz e Cores”, do inglês Isaac Newton (1642-1727). A cor de maior inclinação é o ver-melho e, a de menor inclinação, é o violeta. 125RG 1 (Galileu. Edição especial. nº 2, p. 16.)
  2. 2. Refração 2 125RG 1. (FACNET-2003) Baseando-se no texto e em conhecimentos correlatos, julgue os itens. 1 Uma gota de chuva que caísse de uma al-tura de 125 m do solo gastaria mais de 5 segundos. 2 Segundo o texto o arco-íris nunca será vis-to lateralmente. 3 A refração garante uma mudança de dire-ção da luz sob qualquer ângulo de inci-dência. 4 Além de seus trabalhos em óptica, Newton definiu a lei da gravitação universal que nos diz que a força gravitacional é proporcional à massa dos corpos que interagem e tam-bém diretamente proporcional a distância entre eles. 5 É esperado que uma gota de chuva que cai no ar não mantenha a forma redonda, devido a resistência do ar. Leia o texto a seguir para responder à questão 2. A luz tem um comportamento dual, ou seja, em determinados experimentos, ela se comporta como onda eletromagnética e, em outros, como um feixe composto de partículas denominadas fótons. O comportamento de feixe de partículas pode ser observado em um experimento em que um feixe de átomos de sódio é freado ao colidir frontalmente contra um feixe de luz. Esse fenômeno pode ser explicado pelo fato de que cada partícula (fóton) do feixe de luz carrega momento linear na direção de propagação do feixe, mas, diferentemente das partículas comuns, a natureza desse momento linear não é mecânica, uma vez que os fótons não têm massa. Na colisão frontal, existe transferência do momento linear do fóton para os átomos de sódio, o que provoca a freagem desses átomos. 2. (UnB) Em relação ao fenômeno descrito e considerando a luz como um feixe de partícu-las, julgue os itens subseqüentes. 1 Pequenas partículas podem ser levitadas usando-se um feixe de luz. 2 Ao atravessar obliquamente a interface entre dois meios diferentes, como ar e á-gua, os fótons têm o seu momento linear alterado. 3 Se a energia cinética das moléculas que compõem um gás for reduzida pela ação de feixes de luz, então o gás se resfriará. Leia o texto e observe a figura a seguir para responder à questão 3. A figura a seguir mostra a foto de um feixe de luz laser que se propaga no ar e incide sobre a super-fície de um líquido contido em um recipiente trans-parente. Na foto, em que foi sobreposto um quadri-culado, podem-se observar os raios incidente (1) e refratado (2). 3. (UnB) Com base na figura, calcule uma das seguintes quantidades, desprezando, para a marcação na Folha de Respostas, a parte fra-cionária do resultado final obtido após efetuar todos os cálculos solicitados. a) O seno do ângulo de refração, com a me-lhor aproximação possível, multiplicando a quantidade calculada por 100. b) O índice de refração do líquido, com a me-lhor aproximação possível, considerando o índice de refração do ar igual a 1. Multipli-que a quantidade calculada por 10. Leia o texto e observe a figura para responder à questão 4. A figura a seguir ilustra o funcionamento de um binóculo comum. No corte, observam-se as lentes objetiva e ocular e um par de prismas. O feixe de luz atravessa os prismas, seguindo a trajetória mostrada em detalhe na figura. 4. (UnB) Acerca do funcionamento desse instru-mento óptico, julgue os itens a seguir. 1 O binóculo não funcionaria se não existis-se o fenômeno da difração. 2 A função desempenhada pela lente objeti-va é a mesma que a de um espelho con-vexo. 3 A reflexão interna total que ocorre em ca-da um dos prismas é fundamentalmente um fenômeno refrativo. 4 Se uma pessoa observasse uma paisa-gem com o binóculo descrito, mas do qual tivesse sido retiradas as lentes objetiva e ocultar, então essa pessoas veria a paisa-gem invertida.
  3. 3. Refração 5. O fenômeno em que a luz proveniente de um meio atinge a superfície de separação com um outro meio e se propaga por meio desse, de-nomina- se: a) reflexão da luz. b) difusão da luz. c) difração da luz. d) refração da luz. e) n.d.a. 6. Um líquido transparente apresenta índice de refração absoluto, para a tonalidade de luz a-marela monocromática, de valor 2,96. Uma pe-quena camada, limpa e transparente, de óleo de azeitona apresenta, para a mesma tonalida-de, índice de refração de 1,48. Determine a ra-zão entre o índice de refração do líquido trans-parente e o do óleo de azeitona. Observação: Esta razão também é chamada de índice de refração relativo. 7. A luz branca, ao refratar, apresenta um espec-tro semelhante ao arco-íris. Esse fenômeno é chamado de: a) reflexão da luz. b) dispersão da luz. c) difusão da luz. d) absorção da luz. e) n.d.a. 8. Luz monocromática vermelha sofre refração. O espectro observado será: a) vermelho. b) branco. c) rosa. d) incolor. e) não haverá espectro. 9. Um feixe de luz composto das cores azul e vermelho incide perpendicularmente sobre a face AB de uma peça de vidro, triangular, chamada “prisma”, imersa no ar, conforme mostra a figura seguinte: O prisma separa a luz emergente na face BC em dois feixes, um vermelho e outro azul. Complete a figura, de modo que ela represente esse fenômeno. 125RG 3 10. Na relação da luz monocromática em incidência oblíqua: a) o ângulo de incidência é igual ao de refra-ção. b) o quociente entre o seno do ângulo de in-cidência e o seno de refração é constante. c) a velocidade da luz permanece constante. d) a cor da luz varia. e) a velocidade da luz aumenta ao passar a um meio mais refringente. 11. Um raio de luz passa do ar para um meio de índice de refração absoluto n. Sendo 45º o ân-gulo de incidência no ar e 30º o ângulo de refra-ção no meio, o valor de n é: a) 2 2 b) 2 c) 2 d) 1/2 e) 1 (Adote o índice de refração do ar igual a 1.) 12. (Ita) Com respeito ao fenômeno do arco-íris, pode-se afirmar que: I se uma pessoa observa um arco-íris a sua frente, então o Sol está necessariamente a oeste. II o Sol sempre está à direita ou à esquerda do observador. III o arco-íris se forma devido ao fenômeno de dispersão da luz nas gotas de água. Das afirmativas mencionadas, pode-se dizer que: a) todas são corretas. b) somente a I é falsa. c) somente a III é falsa. d) somente II e III são falsas. e) somente I e II são falsas. 13. (UFMG) A figura mostra a trajetória de um feixe de luz que vem de um meio I, atravessa um meio II, é totalmente refletido na interface dos meios II e III e retorna ao meio I.
  4. 4. Refração ⎤ ⎡ ⎞ ⎛ − n v a . 1 n 4 125RG Sabe-se que o índice de refração do ar é me-nor que o da água, e que o da água é menor que o do vidro. Nesse caso, é correto afirmar que os meios I, II e III podem ser, respectivamente: a) ar, água e vidro. b) vidro, água e ar. c) água, ar e vidro. d) ar, vidro e água. 14. (UnB) Julgue os itens seguintes. 1 A reflexão total só ocorre na superfície de separação quando o feixe passa de um meio mais refringente para um meio menos refringente. 2 O arco-íris é um fenômeno que decorre, primeiramente, de uma refração de entrada, de uma reflexão interna e de uma refração de saída, ocorrida em gotículas de água. 3 O índice de refração de um meio depende da cor da luz incidente. 4 Uma placa de vidro perfeitamente transpa-rente, de índice de refração igual a 1,5, é colocada em um recipiente contendo glice-rina, cujo índice de refração é igual a 1,5. Se a placa está totalmente submersa, po-de- se, então, dizer que a placa de vidro não será visível. 5 Nas estradas, em dias quentes, as cama-das de ar próximas ao asfalto têm índice de refração menor que as camadas supe-riores. Esse fato, juntamente com os fe-nômenos de refração e da reflexão total da luz solar, é suficiente para explicar a impressão de “asfalto molhado”, que às vezes se tem ao dirigir nas estradas. 15. (UnB) O conhecimento das leis de refração permitiu o desenvolvimento de telescópios, mi-croscópios, sistemas de lentes altamente sofis-ticados, câmaras etc. A óptica aplicada tornou disponível não apenas binóculos de bolso, mas, também, sofisticados instrumentos de pesquisa. Em relação aos princípios básicos da óptica, julgue os seguintes itens. 1 Sabe-se que a luz vermelha, ao passar do ar para a água, sofre um desvio menor que a luz azul. Conclui-se, então, que a veloci-dade de propagação da luz vermelha na água, é superior à luz azul. 2 O arco-íris é produzido pelos efeitos com-binados de refração, dispersão e reflexão interna da luz do sol por gotas de chuva. 3 A miragem se explica por um fenômeno de refração total. 16. (UnB – com modificações) Um raio de luz inci-de num bloco de vidro (nv = 3/2), o qual está quase completamente submerso na água (na = 4/3), conforme mostra o diagrama (nar = 1). Demonstre o item a seguir. 1 A reflexão interna total ocorre em P, para θ = arcsen ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎟ ⎟⎠ ⎜ ⎜⎝ 2 v ar n n
  5. 5. Refração RESPOSTAS – TAREFÃO 1. C C E E C 2. C C C 3. a) 400 b) 015 4. E E C C 5. d 6. 2 7. b 8. a 9. 10. b 11. b 12. e 13. b 14. C C C C C 15. C C E 16. Demonstre 125RG 5

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