Questão 68 do ENEM 2014

Question

Uma proposta de dispositivo capaz de indicar a qualidade da gasolina vendida em postos e, consequentemente, evitar fraudes, poderia utilizar o conceito de refração luminosa. Nesse sentido, a gasolina não adulterada, na temperatura ambiente, apresenta razão entre os senos dos raios incidente e refratado igual a 1,4. Desse modo, fazendo incidir o feixe de luz proveniente do ar com um ângulo fixo e maior que zero, qualquer modificação no ângulo do feixe refratado indicará adulteração no combustível.

Em uma fiscalização rotineira, o teste apresentou o valor de 1,9. Qual foi o comportamento do raio refratado?

A
Mudou de sentido.
B
Sofreu reflexão total.
C
Atingiu o valor do ângulo limite.
D
Direcionou-se para a superfície de separação.
E
Aproximou-se da normal à superfície de separação.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 68 do ENEM 2014

1º dia · Ciências da Natureza · H19 · Física: Refração da luz e lei de Snell

Uma proposta de dispositivo capaz de indicar a qualidade da gasolina vendida em postos e, consequentemente, evitar fraudes, poderia utilizar o conceito de refração luminosa. Nesse sentido, a gasolina não adulterada, na temperatura ambiente, apresenta razão entre os senos dos raios incidente e refratado igual a 1,4. Desse modo, fazendo incidir o feixe de luz proveniente do ar com um ângulo fixo e maior que zero, qualquer modificação no ângulo do feixe refratado indicará adulteração no combustível.

Em uma fiscalização rotineira, o teste apresentou o valor de 1,9. Qual foi o comportamento do raio refratado?

A
Mudou de sentido.
B
Sofreu reflexão total.
C
Atingiu o valor do ângulo limite.
D
Direcionou-se para a superfície de separação.
E
Aproximou-se da normal à superfície de separação.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Pela lei de Snell, n_{ar}\,\sen\theta_i = n_{comb}\,\sen\theta_r. Como n_{ar}=1, a razão entre os senos dos ângulos incidente e refratado é \dfrac{\sen\theta_i}{\sen\theta_r}=n_{comb}, ou seja, o índice de refração do combustível.

Gasolina não adulterada: \dfrac{\sen\theta_i}{\sen\theta_r}=1{,}4, logo \sen\theta_r=\dfrac{\sen\theta_i}{1{,}4}.
No teste: \dfrac{\sen\theta_i}{\sen\theta_r}=1{,}9, logo \sen\theta_r=\dfrac{\sen\theta_i}{1{,}9}.

Como o ângulo incidente é fixo, dividir pelo número maior (1,9) dá um seno menor, e portanto um ângulo de refração menor que o da gasolina pura.

O ângulo é medido em relação à normal. Ângulo menor significa raio mais próximo da normal. Ou seja, o combustível é mais refringente que o esperado e o raio se aproxima ainda mais da normal.

As demais opções não ocorrem: a luz vai do ar (menos refringente) para o combustível (mais refringente), então não há reflexão total nem ângulo limite. O raio também não muda de sentido e nunca se direciona para a superfície, que corresponderia a um ângulo de 90° com a normal.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

AA refração não inverte o sentido de propagação; o raio continua atravessando a interface.
BReflexão total só ocorre passando de meio mais para menos refringente, e aqui a luz vai do ar para o combustível.
CO ângulo limite também exige propagação do meio mais refringente para o menos refringente, o que não acontece.
DDirecionar-se para a superfície seria afastar-se da normal, o oposto do que ocorre com o aumento do índice.

Assunto: Refração da luz e lei de Snell.

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