Óptica
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“Os encantos dessa sublime ciência se revelam apenas àqueles que tem coragem de irem a fundo nela.”
Carl Friedrich Gauss
Refração
LISTA 56 – ÂNGULO LIMITE E REFLEXÃO TOTAL
01. A tabela a seguir apresenta uma lista de substâncias com seus respectivos índices de refração (n). Dentre as opções abaixo, seria possível observar o fenômeno da reflexão total quando um raio de luz incidisse, com um ângulo suficientemente grande:
a) da água para o vidro.
b) do ar para a água.
c) do vidro para o dissulfeto de carbono (CS2).
d) do vidro para a água.
e) do ar para o vidro.
02. (FUVEST) Uma fibra ótica é um guia de luz, flexível e transparente, cilíndrico, feito de sílica ou polímero, de diâmetro não muito maior que o de um fio de cabelo, usado para transmitir sinais luminosos a grandes distâncias, com baixas perdas de intensidade.
A fibra ótica é constituída de um núcleo, por onde a luz se propaga e de um revestimento, como esquematizado na figura acima (corte longitudinal). Sendo o índice de refração do núcleo 1,60 e o do revestimento, 1,45, o menor valor do ângulo de incidência do feixe luminoso, para que toda a luz incidente permaneça no núcleo, é, aproximadamente,
a) 45o.
b) 50o.
c) 55o.
d) 60o.
e) 65o.
03. (UNESP) Considere que um raio de luz monocromática, que se propaga num meio material com índice de refração n1, incida sobre a superfície perfeitamente plana e polida de outro meio material, de índice de refração n2, com ângulo q1 = 30º. Sabendo que a razão entre os índices de refração do meio 1 e do meio 2 vale 
, faça, no caderno de respostas, um desenho do raio de luz refratado, indicando o desvio angular que esse raio de luz sofre ao ser refratado (diferença entre os ângulos de refração e de incidência) e explique o que aconteceria se o ângulo de incidência q1 fosse igual a 60º.
04. (ESPCEX) Uma fibra óptica é um filamento flexível, transparente e cilíndrico, que possui uma estrutura simples composta por um núcleo de vidro, por onde a luz se propaga, e por uma casca de vidro, ambos com índices de refração diferentes. Um feixe de luz monocromática, que se propaga no interior do núcleo, sofre reflexão total na superfície de separação entre o núcleo e a casca, segundo um ângulo de incidência α, conforme representado no desenho (corte longitudinal da fibra).
Com relação à reflexão total mencionada, são feitas as seguintes afirmativas.
I. O feixe luminoso propaga-se do meio menos refringente para o meio mais refringente.
II. Para que a reflexão total ocorra, o ângulo de incidência α deve ser inferior ao ângulo-limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca.
III. O ângulo-limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca depende dos índices de refração do núcleo e da casca.
IV. O feixe luminoso não sofre refração na superfície de separação entre o núcleo e a casca.
Dentre as afirmativas, as únicas corretas são
a) I e II.
b) III e IV.
c) II e III.
d) I e IV.
e) I e III.
05. (UNIFESP) Dois raios de luz, um vermelho (v) e outro azul (a), incidem perpendicularmente em pontos diferentes da face AB de um prisma transparente imerso no ar. No interior do prisma, o ângulo limite de incidência na face AC é 44º para o raio azul e 46º para o vermelho. A figura que mostra corretamente as trajetórias desses dois raios é
06. (UNESP) Dentro de uma piscina, um tubo retilíneo luminescente, com 1 m de comprimento, pende, verticalmente, a partir do centro de uma boia circular opaca, de 20 cm de raio. A boia flutua, em equilíbrio, na superfície da água da piscina, como representa a figura.
Sabendo que o índice de refração absoluto do ar é 1,00 e que o índice de refração absoluto da água da piscina é 1,25, a parte visível desse tubo, para as pessoas que estiverem fora da piscina, terá comprimento máximo igual a
(A) 45 cm.
(B) 85 cm.
(C) 15 cm.
(D) 35 cm.
(E) 65 cm.
07. (UNIFESP) Um raio de luz monocromática provém de um meio mais refringente e incide na superfície de separação com outro meio menos refringente. Sendo ambos os meios transparentes, pode-se afirmar que esse raio
a) dependendo do ângulo de incidência, sempre sofre refração, mas pode não sofrer reflexão.
b) dependendo do ângulo de incidência, sempre sofre reflexão, mas pode não sofrer refração.
c) qualquer que seja o ângulo de incidência, só pode sofrer refração, nunca reflexão.
d) qualquer que seja o ângulo de incidência, só pode sofrer reflexão, nunca refração.
e) qualquer que seja o ângulo de incidência, sempre sofre refração e reflexão.
08. (UNESP) Ao meio-dia, a areia de um deserto recebe grande quantidade de energia vinda do Sol. Aquecida, essa areia faz com que as camadas de ar mais próximas fiquem mais quentes do que as camadas de ar mais altas. Essa variação de temperatura altera o índice de refração do ar e contribui para a ocorrência de miragens no deserto, como esquematizado na figura 1.
Para explicar esse fenômeno, um professor apresenta a seus alunos o esquema da figura 2, que mostra um raio de luz monocromático partindo do topo de uma palmeira, dirigindo-se para a areia e sofrendo refração rasante na interface entre as camadas de ar B e C.
Sabendo que nesse esquema as linhas que delimitam as camadas de ar são paralelas entre si, que nA, nB e nC são os índices de refração das camadas A, B e C, e sendo α o ângulo de incidência do raio na camada B, o valor de sen a é
09. (UNESP) A figura representa um raio de luz monocromática propagando-se pelo ar (n = 1), incidindo na superfície de um bloco feito de material homogêneo e transparente com um ângulo de incidência de 60º e refratando-se com um ângulo de refração r.
Sabendo que o ângulo limite de incidência para refração da luz desse bloco para o ar é de 30º e considerando os valores indicados na tabela, o valor de r, quando o ângulo de incidência no ar for 60º, é
(A) 25,6º
(B) 29,3º
(C) 30,0º
(D) 35,3º
(E) 45,0º
10. (UNICAMP 2023) A figura A apresenta um esquema simplificado de um refratômetro, destinado a determinar o índice de refração n1 de um líquido. Nele, o líquido é iluminado por raios que o atravessam, atingindo, na parte superior, um vidro de índice de refração conhecido n2 = 1,8. Quando o θ1 = 90º, temos o máximo valor para o ângulo de refração θ2, que, nesse caso, é chamado de ângulo crítico, θC (ver figura B).
Dado: sen 56° = 0,8; cos 56° = 0,6; tg 56° = 1,3.
Se o ângulo crítico medido foi θC = 56°, pode-se dizer que o índice de refração do líquido em questão é
a) n1 = 1,44, e se trocarmos esse líquido por um de índice de refração maior, o ângulo crítico será maior que 56°.
b) n1 = 1,44, e se trocarmos esse líquido por um de índice de refração maior, o ângulo crítico será menor que 56°.
c) n1 = 2,25, e se trocarmos esse líquido por um de índice de refração maior, o ângulo crítico será maior que 56°.
d) n1 = 2,25, e se trocarmos esse líquido por um de índice de refração maior, o ângulo crítico será menor que 56°.
Respostas
1- D
2- E
3- d = 15º
quando q1= 60º o raio sofre reflexão total
4- B
5- E
6- B
7- B
8- E
9- A
10- A