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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 46 da UFG 2008

Prova objetiva · Física: Reflexão total e dispersão da luz

Com a finalidade de obter um efeito visual, através da propagação da luz em meios homogêneos, colocou-se dentro de um aquário um prisma triangular feito de vidro crown, conforme mostra a figura abaixo.

Esquema tridimensional mostrando um aquário trapezoidal contendo líquido e um prisma triangular de vidro. O prisma possui faces A, B e C, com ângulo de 90° entre as faces A e C, e 45° entre as faces B e C. Dois raios de luz incidem do ar para a parede do aquário formando um ângulo de 45° com a normal tracejada, propagam-se horizontalmente pelo líquido incidindo perpendicularmente na face A e atingem a face B.

Um feixe de luz violeta, após refratar-se na parede do aquário, incidiu perpendicularmente sobre a face A do prisma, atingindo a face B.
Com base nesses dados e conhecidos os índices de refração do prisma e do líquido, respectivamente, 1{,}52 e 1{,}33, conclui-se que o efeito obtido foi um feixe de luz emergindo da face

  1. A
    B, por causa da refração em B.
  2. B
    C, por causa da reflexão total em B.
  3. C
    B, por causa da reflexão total em B e C.
  4. D
    C, por causa da reflexão em B seguida de refração em C.
  5. E
    A, por causa das reflexões em B e C e refração em A.
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Resolução comentada

O feixe entra perpendicularmente na face A, então não sofre desvio e segue horizontalmente dentro do prisma até a face B.

A face B forma 45° com a face C (horizontal). Como o raio é horizontal, o ângulo entre ele e a face B é 45°, e o ângulo de incidência (medido em relação à normal) também vale 45^\circ.

Na face B o vidro (n_1 = 1{,}52) faz fronteira com o líquido (n_2 = 1{,}33). Como a luz vai do meio mais refringente para o menos refringente, pode ocorrer reflexão total. Calculamos o ângulo limite:

  1. \sen L = \dfrac{n_2}{n_1} = \dfrac{1{,}33}{1{,}52} = 0{,}875
  2. Logo L \approx 61^\circ.

Como 45^\circ < 61^\circ, não há reflexão total: o ângulo de incidência é menor que o limite. Então a luz refrata para o líquido, saindo pela face B (e uma parte menor é refletida, mas o efeito principal é a refração).

Assim, o feixe emerge pela face B por refração.

Alternativa A.

Pegadinha: As alternativas B, C e E enganam quem usa o prisma de 45° com ar (limite ≈ 41°) e assume reflexão total sem comparar com o líquido, cujo limite é ≈ 61°.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Bsupõe reflexão total em B, mas 45° é menor que o ângulo limite de cerca de 61°.
  • Cadmite reflexão total, que não ocorre, pois o ângulo de incidência é menor que o limite.
  • Dconsidera reflexão em B e refração em C, mas o feixe passa para o líquido já em B.
  • Eexige reflexões sucessivas em B e C, o que não acontece sem reflexão total.

Assuntos: Reflexão total e dispersão da luz, Refração da luz e lei de Snell.

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Ver como caiu na prova Questão 46 no caderno 1ª etapa da UFG 2008

Fonte: UFG 2008 · 1ª etapa. Prova oficial ↗