ENEM 2016 (2ª aplicação) — questão 67 de Física

Gabarito AÓptica — polarização da luz e o eixo do filtro polarizador1º dia · 2ª aplicação · Caderno 1 (Azul)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 67 de Física do ENEM 2016 (2ª aplicação)

Enunciado em texto

Nas rodovias, é comum motoristas terem a visão ofuscada ao receberem a luz refletida na água empoçada no asfalto. Sabe-se que essa luz adquire polarização horizontal. Para solucionar esse problema, há a possibilidade de o motorista utilizar óculos de lentes constituídas por filtros polarizadores. As linhas nas lentes dos óculos representam o eixo de polarização dessas lentes.

Quais são as lentes que solucionam o problema descrito?

a) (lentes com linhas VERTICAIS nas duas.)

b) (lentes com linhas inclinadas.)

c) (uma lente com linhas verticais e a outra com linhas horizontais.)

d) (lentes com linhas HORIZONTAIS nas duas.)

e) (lentes lisas, sem linhas.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.

Resolução comentada

Um filtro polarizador deixa passar a luz que vibra ALINHADA com o seu eixo e bloqueia a que vibra PERPENDICULAR a ele.

I=I0cos⁡2θcom θ entre a polarizac¸a˜o da luz e o eixo do filtroI = I_0 \cos^{2}\theta \qquad\text{com } \theta \text{ entre a polarização da luz e o eixo do filtro}

θ=0∘  ⟹  passa tudoθ=90∘  ⟹  bloqueia tudo\theta = 0^{\circ} \;\Longrightarrow\; \text{passa tudo} \qquad\qquad \theta = 90^{\circ} \;\Longrightarrow\; \text{bloqueia tudo}

O enunciado dá o dado decisivo: a luz refletida na água da pista adquire polarização HORIZONTAL. Para eliminá-la, o eixo do filtro tem de ficar a 90° dela:

luz HORIZONTAL  ⟹  eixo do filtro VERTICAL\text{luz HORIZONTAL} \;\Longrightarrow\; \text{eixo do filtro VERTICAL}

As linhas desenhadas nas lentes representam o eixo de polarização — o próprio enunciado diz isso. Então as lentes que resolvem o problema são as de linhas verticais: alternativa A.

⚠️ A armadilha é natural e vale nomear: a intuição sugere "linhas horizontais para bloquear luz horizontal", como uma persiana que barra o que vem na mesma direção das ripas. É o contrário. O eixo do polarizador é a direção que PASSA, não a que barra. Por isso a alternativa D (linhas horizontais) — que deixaria passar justamente o brilho — está ali.

Por que a luz refletida sai polarizada, que é o que torna o truque possível. Quando a luz incide obliquamente numa superfície horizontal como a água, a componente que vibra paralela à superfície (isto é, horizontal) é refletida com muito mais eficiência que a perpendicular. O reflexo do asfalto molhado é, portanto, quase todo horizontal — e é essa seletividade natural que um filtro vertical consegue explorar.

no aˆngulo de Brewster, tan⁡θB=n, a luz refletida eˊ 100% polarizada\text{no ângulo de Brewster, } \tan\theta_B = n, \text{ a luz refletida é 100\% polarizada}

E é por isso que óculos polarizados funcionam. Eles cortam o brilho da água, do asfalto e da neve — todos reflexos horizontais — sem escurecer o resto da cena, porque a luz que vem diretamente dos objetos não é polarizada e perde apenas metade da intensidade ao atravessar qualquer polarizador.

Por que as outras caem: B (linhas inclinadas) barraria só parte do brilho, por cos⁡245∘=0,5\cos^2 45^{\circ} = 0{,}5; C (uma lente vertical e outra horizontal) deixaria um olho protegido e o outro ofuscado; D (horizontais) deixa passar exatamente o que se quer barrar; E (sem linhas) não é polarizador — é lente escura comum, que reduz tudo por igual e não resolve o ofuscamento.

A ideia em uma frase: o eixo do polarizador é o que PASSA — para matar um brilho horizontal, o eixo tem de ser vertical.

Resposta: alternativa A.

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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