EsPCEx 2023/2024 — questão 30 de Física

Gabarito BÓptica — refração em três meios: comparação de índices pela lei de SnellConcurso de Admissão 2023/2024 · Exame Intelectual, 1º dia · Modelo A
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 30 de Física do EsPCEx 2023/2024

Enunciado em texto

O desenho a seguir representa um raio de luz monocromática que atravessa três meios distintos e homogêneos M₁, M₂, e M₃ cujos índices de refração são iguais a n₁, n₂ e n₃, respectivamente. Os ângulos α₁, α₂ e α₃ são formados entre o raio e a normal às respectivas superfícies planas e horizontais de separação entre os meios. Supondo que α₂ > α₁ > α₃, podemos afirmar que:

[Figura: três camadas horizontais, M₁ em cima, M₂ no meio e M₃ embaixo. O raio desce atravessando as três; em cada meio, forma o ângulo α com a normal (α₁ em M₁, α₂ em M₂, α₃ em M₃). Desenho ilustrativo – fora de escala.]

(A) n₃ > n₂ > n₁

(B) n₃ > n₁ > n₂

(C) n₁ > n₃ > n₂

(D) n₁ > n₂ > n₃

(E) n₂ > n₁ > n₃

(Enunciado e figura: EsPCEx — Concurso de Admissão 2023/2024, 1º dia, Modelo A.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola Preparatória de Cadetes do Exército (EsPCEx), do Exército Brasileiro.

Resolução comentada

O que a questão pede: a ordem dos índices de refração.

Lei de Snell em sequência: com superfícies paralelas, o produto nsen⁡αn\operatorname{sen}\alpha é o mesmo nos três meios:

n1sen⁡α1=n2sen⁡α2=n3sen⁡α3n_1\operatorname{sen}\alpha_1 = n_2\operatorname{sen}\alpha_2 = n_3\operatorname{sen}\alpha_3

Então, onde o ângulo com a normal é maior, o índice é menor. Com α₂ > α₁ > α₃:

n2<n1<n3  ⇒  n3>n1>n2n_2 < n_1 < n_3 \;\Rightarrow\; n_3 > n_1 > n_2

⚠️ A armadilha: achar que índice maior dá ângulo maior. É o contrário: o meio mais refringente "aproxima" o raio da normal.

A ideia em uma frase: n·sen α se conserva: ângulo grande com a normal, índice pequeno.

Resposta: alternativa B.

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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