Resumo de refração em powerpoint

1. Cor e velocidade da luz { Vermelho – menor F Alaranjado Amarelo Verde Azul Anil Violeta – maior F veralam-verazanvi Luz branca solar 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.

2. 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

3. Cor e frequência: No intervalo do espectro eletromagnético correspondente à luz visível, cada frequência determina a sensação de uma cor.

4. Transmissão seletiva e dispersão

6. 1580 - 1626 1596 - 1650 Lei de Snell – Descartes n1.senq1 = n2.senq2 n – índice de refração Cálculo do índice de refração: n = c/v c – velocidade da luz no vácuo v – velocidade da luz no meio índice de refração relativo: n1,2 = n1/n2 N

8. Reflexão total e dispersão: A reflexão total ocorre quando a luz vai do meio mais refringente para o meio menos refringente e incide na fronteira entre os dois meios com um ângulo limite dado por: n1.senq1 = n2.senq2 n2>n1 n1sen90º = n2.senL senL = n1/n2 = V2/V1

9. (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: que fenômenos ópticos ocorrem nos pontos I e II? que relação de desigualdade o índice de refração do plástico deve satisfazer para que o dispositivo opere adequadamente, conforme indicado na figura. I – reflexão total II – refração b) nplástico>nar

10. 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/v 1,5 = 3.108/v v = 3.108/1,5 v = 2.108m/s

11. 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)

12. 4) UFBA Na figuraabaixo, estãorepresentadostrêsraiosluminosos, a, b e c, emitidospelafonteS, localizada no interior de um bloco de vidro. Considere o índice de refração do vidronv = 1,5, o índice de refração do arnar = 1 e a velocidade de propagaçãodaluz no ar c = 3,0 x 108 m/s. Nessascondições, é corretoafirmar: (01) O ângulo de reflexãoque o raioa forma com a normal é diferente do ângulo de incidência. (02) O raioluminoso, ao ser refratadopassando do vidropara o ar, afasta-se da normal. (04) A reflexãointerna total podeocorrer, quando o raioluminosoincide do arpara o vidroou do vidropara o ar. (08) A velocidade de propagaçãodaluz, no vidro, é igual a 2,0 x 108 m/s. (16) O ângulocríticoθc, a partir do qualocorre a reflexãointerna total, é dado porθc = arc sen (2/3). (32) O fenômenodadifraçãoocorrequando a luzatravessa um orifício de dimensõesdaordem de grandeza do seucomprimento de onda. Resp.: (2+8+16+32) = 58

13. 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.

14. 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. Vermelho – menor F Alaranjado Amarelo Verde Azul Anil Violeta – maior F sen ? = 30/50 sen ? = 0,6 nar.sen50° = nágua.sen? 1.0,766 = nágua.0,6 nágua ≈ 1,28 a distância será menor, pois para luz verde o ângulo de refração será menor, ou seja, a luz verde se aproximará mais normal.

15. 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

16. 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)

17. 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. N 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.

18. Refração em dioptros planos - sistema constituido de dois meios transparentes de diferentes refringências, que fazem fronteira plana.

19. N N

20. Equação do dioptro para pequenos ângulos de incidência. N r di = nvai do nvem i

21. 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

22. (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

23. 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

24. 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 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 60° ar líquido 30°

25. 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

26. 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

27. 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

28. 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

29. 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

30. Refração em Prisma óptico imerso no ar A N N D i1 - r1 i1 i2 – r2 i2 r1 r2 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)

31. Prisma e dispersão da luz Prisma de reflexão total