Questão 13 (2º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2026

Um LED (do inglês Light-Emitting Diode) é um componente eletrônico que emite luz quando sujeito a uma diferença de potencial U_{\text{D}} e percorrido por uma corrente elétrica.

a) A cor de um LED monocromático depende da frequência f da luz emitida, que, de forma simplificada, é determinada pela expressão eU_{\text{D}} = hf, em que e \simeq 1{,}6 \times 10^{-19}\text{ C} é a carga do elétron e h é a constante de Planck. Calcule o valor de h considerando um LED que emite luz de comprimento de onda \lambda = 600\text{ nm} e que opere com U_{\text{D}} \simeq 2{,}0\text{ V}. Dado: velocidade da luz c = 3{,}0 \times 10^8\text{ m/s}.

b) O índice de refração n de um meio depende do comprimento de onda da luz que o atravessa. Isso permite analisar a composição espectral da luz, como a emitida por um LED. O prisma equilátero (secção reta) do espaço de respostas, imerso em ar (n_{\text{ar}} = 1), foi usado para estudar um raio de luz monocromática para o qual o índice de refração do prisma é n_{\text{prisma}} = \sqrt{3}. O raio incide na interface 1 (ar–prisma), com ângulo \theta_{1\text{i}}, sendo parcialmente refletido e parcialmente refratado.

(i) Calcule o ângulo de refração \theta_{1\text{r}} na interface 1;

No prisma no espaço de respostas,

(ii) desenhe o caminho do raio dentro do prisma e depois de emergir do mesmo, na interface 2 (prisma-ar), explicitando os valores dos ângulos envolvidos;

(iii) desenhe o raio da primeira reflexão na interface 1, indicando o valor ângulo de reflexão \alpha_1.