ENEM 2022 PPL — questão 133 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o desenho que mostra o caminho real do laser ao atravessar a janela de vidro.

Passo 1 — entrando no vidro (ar → vidro). O vidro é mais refringente que o ar. Indo do menos para o mais refringente, o raio se aproxima da normal:

$$n_{\text{ar}} \sin\theta_{\text{ar}} = n_{\text{vidro}} \sin\theta_{\text{vidro}} \;\Rightarrow\; \theta_{\text{vidro}} < \theta_{\text{ar}}$$

Traduzindo para o desenho: dentro do vidro o raio fica menos inclinado do que a linha pontilhada (que mostra por onde ele iria se não houvesse refração).

Passo 2 — saindo do vidro (vidro → ar). Agora é o caminho inverso, e as duas faces da janela são paralelas. O raio se afasta da normal exatamente na mesma medida em que se aproximou na entrada:

$$\theta_{\text{saída}} = \theta_{\text{entrada}}$$

O raio que sai é PARALELO ao que entrou. A direção original é recuperada por inteiro — a janela não entorta a imagem.

Passo 3 — o que sobra: o deslocamento lateral. Embora a direção volte a ser a mesma, o raio não volta para cima da linha pontilhada. Ele sai deslocado lateralmente, porque dentro do vidro andou por um caminho menos inclinado.

$$\text{mesma direção} \;+\; \text{deslocamento lateral} \;=\; \text{lâmina de faces paralelas}$$

Passo 4 — o desenho correto é o que mostra: dentro do vidro, o traço contínuo menos inclinado que o pontilhado; depois do vidro, o contínuo paralelo ao pontilhado e deslocado dele.

Resposta: alternativa A.

Como eliminar as outras rapidinho:

Qualquer figura em que o raio emergente cruze o pontilhado ou saia com inclinação diferente dele está errada — as faces são paralelas, a direção tem de voltar.

Qualquer figura em que o raio, dentro do vidro, fique mais inclinado que o pontilhado inverte o sentido da refração (seria o caso de sair do vidro para o ar, não de entrar).

Você vê isso todo dia: é por essa razão que um objeto olhado através de um vidro grosso e inclinado parece um pouco fora do lugar, mas não deformado. O deslocamento cresce com a espessura do vidro e com o ângulo de incidência — em uma vidraça fina e olhada de frente, é imperceptível.

A ideia em uma frase: faces paralelas devolvem a direção e cobram um deslocamento.