EEAR 2022 (CFS 2) — questão 89 de Física

Gabarito BÓptica — refração numa lâmina de faces paralelas (lei de Snell)Exame de Admissão ao CFS 2/2022 · Física
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 89 de Física do EEAR 2022 (CFS 2)

Enunciado em texto

Uma lâmina de faces paralelas pode ser definida como um meio transparente limitado por duas superfícies planas e paralelas. Supondo que uma lâmina de faces paralelas, perfeitamente lisa, esteja imersa no ar ( indíce de refração igual a 1) e que:

I. na primeira face incide um raio de luz monocromático (RI) que forma um ângulo de 60° com a normal (N); e

II. após refratar nessa superfície, o raio de luz refratado percorre o material e incide na segunda face formando um ângulo de 30° com a normal, conforme o desenho a seguir.

Qual o valor do índice de refração do material que constitui a lâmina?

[Figura: uma lâmina retangular (“material”) com “ar” acima e abaixo. O raio RI chega à face de cima formando 60° com a normal N (tracejada). Dentro da lâmina, o raio se aproxima da normal e chega à face de baixo formando 30° com a outra normal N. Ao sair, segue para baixo, paralelo ao raio incidente.]

a) 12\dfrac{1}{2}

b) 3\sqrt{3}

c) 22\dfrac{\sqrt{2}}{2}

d) 32\dfrac{\sqrt{3}}{2}

(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 2/2022 — EEAR.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.

Resolução comentada

O que a questão pede: o índice de refração da lâmina.

Passo 1 — o ângulo de refração na primeira face. As duas normais são paralelas (faces paralelas). Então o ângulo que o raio refratado faz com a primeira normal é o mesmo que ele faz com a segunda: 30°.

Passo 2 — lei de Snell na primeira face:

nar sen 60∘=n sen 30∘n_{\text{ar}}\,\text{sen}\,60^{\circ} = n\,\text{sen}\,30^{\circ}

1⋅32=n⋅12  ⇒  n=31 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = n \cdot \frac{1}{2} \;\Rightarrow\; n = \sqrt{3}

Conferindo: o raio se aproximou da normal ao entrar (de 60° para 30°), então o material é mais refringente que o ar: n tem de ser maior que 1. Só a (B) é maior que 1.

⚠️ A armadilha: escrever a lei de Snell com os senos trocados e achar 1/31/\sqrt{3}, menor que 1, o que é impossível aqui. Ou marcar 3/2\sqrt{3}/2 (alternativa D), que é só o seno de 60°.

A ideia em uma frase: n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂; e numa lâmina de faces paralelas, o ângulo dentro do material é o mesmo nas duas faces.

Resposta: alternativa B (3\sqrt{3}).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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