ENEM 2013 PPL — questão 57 de Física
Enunciado em texto
A banda larga brasileira é lenta. No Japão já existem redes de fibras ópticas, que permitem acessos à internet com velocidade de 1 gigabit por segundo (Gbps), o suficiente para baixar em um minuto, por exemplo, 80 filmes. No Brasil a maioria das conexões ainda é de 1 megabit por segundo (Mbps), ou seja, menos de um milésimo dos acessos mais rápidos do Japão. A fibra óptica é composta basicamente de um material dielétrico (sílica ou plástico), segundo uma estrutura cilíndrica, transparente e flexível. Ela é formada de uma região central envolta por uma camada, também de material dielétrico, com índice de refração diferente ao do núcleo.
A transmissão em uma fibra óptica acontecerá de forma correta se o índice de refração do núcleo, em relação ao revestimento, for
a) superior e ocorrer difração.
b) superior e ocorrer reflexão interna total.
c) inferior e ocorrer reflexão interna parcial.
d) inferior e ocorrer interferência destrutiva.
e) inferior e ocorrer interferência construtiva.
(Enunciado: ENEM 2013 PPL (2ª aplicação), Caderno 3 – Branco — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual fenômeno prende a luz dentro do núcleo da fibra, e que condição sobre os índices de refração ele exige.
Passo 1 — o fenômeno. A luz caminha pela fibra batendo nas paredes do núcleo, em zigue-zague. Para não escapar para o revestimento a cada batida, ela tem de ser totalmente refletida: é a reflexão interna total. Se a reflexão fosse parcial, um pouco de luz sairia em cada batida e o sinal morreria depois de poucos metros.
Passo 2 — a condição. A reflexão total só acontece quando a luz vai do meio mais refringente para o menos refringente, com ângulo de incidência maior que o ângulo limite:
Esse seno só existe (é menor que 1) se . O índice do núcleo tem de ser superior.
Por que não as outras: difração e interferência não confinam a luz no núcleo; e com o núcleo menos refringente não há reflexão total, só parcial, com perda de sinal.
⚠️ A armadilha: a alternativa C, achando que basta “refletir”. Reflexão parcial deixa luz vazar a cada batida; a fibra só funciona com reflexão total.
A ideia em uma frase: a fibra óptica guia a luz por reflexão interna total, que exige o núcleo com índice de refração maior que o do revestimento.
Resposta: alternativa B (superior, com reflexão interna total).
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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