Tópicos de Física 2 - Parte 2-247-249

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517TÓPICO 3 | REFRAÇÃO DA LUZ
Nível 1Exercícios
 27. (Vunesp) Três blocos retangulares feitos de ma-
teriais diferentes e transparentes estão sobre-
postos como mostra a figura.
145°
2
3
Um feixe de raio laser, proveniente do bloco 1, in-
cide na superfície de separação entre os blocos 1 
e 2, sob um ângulo de 458, penetrando no meio 2. 
Dos três blocos, o bloco 1 é o mais refringente e o 
bloco 3 é o menos refringente. O ângulo-limite de 
reflexão total entre os blocos 2 e 3 é de 458.
Assinale a alternativa que melhor representa a 
trajetória do raio laser.
a) 
145°
2
3
b) 
145°
2
3
c) 
145°
2
3
d) 
145°
2
3
e) 
145°
2
3
 28. Estreitos feixes cilíndricos de uma mesma luz 
monocromática são emitidos dentro de um bloco 
de vidro em direção à superfície plana e horizontal 
que separa esse meio do ar. Sabe-se que o vidro 
é mais refringente que o ar. Sabe-se também 
que no caso do esquema I, uma parcela do feixe 
luminoso incidente emerge rasante, isto é, 
parte do feixe refrata-se do vidro para o ar res-
valando na interface de separação entre esses 
dois meios.
a
esquema I
ar
vidro
b
esquema II
ar
vidro
g
esquema III
ar
vidro
g
esquema IV
ar
vidro
g g
esquema V
ar
reflexão
total
vidro
Se os ângulos a, b e g indicados obedecem à rela-
ção b , a , g, então, estão corretos os esquemas:
a) II, III, IV e V.
b) II e V, apenas.
c) IV e V, apenas.
d) II, III e V, apenas.
e) III e IV, apenas.
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518 UNIDADE 3 | ÓPTICA GEOMÉTRICA
B
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 29. Um mergulhador A utiliza uma lanterna que emi-
te um estreito feixe cilíndrico de luz monocromá-
tica de dentro da água para a interface do líquido 
com o ar. Um outro mergulhador, B, observa o 
feixe luminoso refletido, como ilustra a figura.
lanterna
A
B
água
ar
u
O índice de refração absoluto da água vale 1,325 
enquanto o do ar é igual a 1,000. Considere, ainda, 
a tabela abaixo.
sen 41
o
sen 45
o
sen 49
o
sen 53
o
sen 57
o
0,656 0,707 0,755 0,799 0,839
Nessas condições, o maior valor do ângulo u, in-
dicado na figura e formado entre o feixe incidente 
e a superfície plana da água, para o qual a per-
cepção do feixe refletido por parte do mergulha-
dor B ocorra com intensidade máxima é de, apro-
ximadamente:
a) 418
b) 458
c) 498
d) 538
e) 578
 30. 
Encanto
E o diamante brilha;
Reluz.
Como um fulgurante em brasas,
Conduz.
Duro, frio e flamejante;
Ardor.
Pedra que corta; regalo de amante;
Amor.
Guy Medeiros
No poema acima, o autor enaltece a capacidade 
que os diamantes têm de brilhar.
Considere a seção principal de uma pedra pre-
ciosa, transparente, lapidada e simétrica, como 
representada na figura a seguir, na qual está tra-
çado o caminho óptico de um raio luminoso mo-
nocromático que sofre reflexão total nas faces BC 
e CD. Nesse esquema está a explicação para o 
brilho dos diamantes: a luz penetra e, depois de 
se refletir internamente, retorna, atingindo os 
olhos do observador. Admita que o meio que en-
volve a pedra seja o ar (índice de refração abso-
luto igual a 1,0).
B
C
D
EA
Sendo n o índice de refração absoluto da pedra 
para a cor da luz utilizada, pode-se afirmar que 
o mínimo valor de n que viabiliza a situação pro-
posta é ligeiramente maior que:
a) 
5
2
b) 
7
2
c) 2
d) 3
e) 5
 31. (EsPCEx-RJ) 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 uma casca de 
vidro, ambos com índices de refração diferentes.
Um feixe de luz monocromático, que se propaga 
no interior do núcleo, sofre reflexão total na su-
perfície de separação entre o núcleo e a casca 
segundo um ângulo de incidência a, conforme 
representado no desenho a seguir (corte longitu-
dinal de um trecho da fibra).
Com relação à reflexão total mencionada acima, 
são feitas as afirmativas abaixo.
 I. O feixe luminoso propaga-se do meio menos 
refringente para o meio mais refringente.
 II. Para que ela ocorra, o ângulo de incidência 
a deve ser inferior ao ângulo limite da su-
perfície de separação entre o núcleo e a 
casca.
 III. O ângulo limite da superfície de separação 
entre o núcleo e a casca depende do índice 
de refração do núcleo e da casca.
 IV. O feixe luminoso não sofre refração na super-
fície de separação entre o núcleo e a casca.
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519TÓPICO 3 | REFRAÇÃO DA LUZ
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o
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Entre as afirmativas apresentadas, as únicas cor-
retas são:
a) I e II
b) III e IV
c) II e III
d) I e IV
e) I e III
 32. Um peixe, observado diretamente do alto sobre 
um lago, parece estar a 3,0 m da superfície.
ar
o
água
imagem do peixe
peixe
p' 5 3,0 m
p
Se o índice de refração da água em relação 
ao ar é 
4
3
, determine a profundidade em que 
se encontra realmente o peixe em relação à 
superfície do lago.
Resolução:
Pela Equação de Gauss, para o dioptro plano, 
temos
p' p
n
n
obs
obj
5
em que: 
nobs: índice de refração absoluto do meio onde 
está o observador.
nobj: índice de refração absoluto do meio onde 
está o objeto.
Assim:
p' p
n
n
ar
água
5 ⇒ 3,0 p
1
4
3
5 [ p 5 4,0 m
E.R.
Convém destacar que a imagem visualizada 
pelo observador, notada aparentemente mais 
ao raso, é de natureza virtual.
 33. A figura abaixo ilustra uma pessoa observando 
um peixe que se encontra no fundo de um tanque 
de vidro cheio de água. As paredes do tanque têm 
espessura desprezível.
B
E
C
A
D
A imagem do peixe observada pela pessoa é de 
natureza real ou virtual? A imagem está mais 
próxima de qual dos pontos, A, B, C, D ou E?
 34. Em uma excursão ecológica, o jovem Fabrício fi-
cou encantado com um rio de águas cristalinas 
em que pôde notar um cardume de piraputangas 
(Brycon microlepsis) aparentemente mais ao raso 
do que realmente estava.
Suponha que um determinado peixe, à profundi-
dade de 50,0 cm, foi observado por Fabrício pra-
ticamente da vertical do animal. Adotando-se 
para a água índice de refração absoluto igual a 
4
3
, determine a profundidade aparente detectada 
para esse peixe. O índice de refração absoluto do 
ar é igual a 1,00.
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