FACISB 2015 — questão 68 de Física
Enunciado em texto
A figura mostra um raio de luz monocromática que se propaga na água, bem como cinco possíveis trajetórias para esse raio após incidir na superfície de separação com o ar.
[Figura: recipiente com água (embaixo) e ar (em cima). O raio I vem de baixo, pela esquerda, até um ponto da superfície; o ângulo entre o raio I e a normal (linha tracejada vertical) vale 60º. A partir desse ponto, cinco trajetórias possíveis: 1 — sobe pela normal, no ar; 2 — sobe no ar, inclinada para a direita, perto da normal; 3 — no ar, bem inclinada, quase rasante; 4 — rasante, ao longo da superfície; 5 — volta para dentro da água, para baixo e para a direita, simétrica ao raio I em relação à normal.]
Considerando cos 60º = 0,50, sen 60º = 0,87 e os índices de refração absolutos da água e do ar iguais, respectivamente, a 1,3 e 1,0, a trajetória seguida pelo raio de luz após incidir na superfície está representada por
(A) 2.
(B) 5.
(C) 3.
(D) 4.
(E) 1.
(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2015 — FACISB/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o que acontece com o raio que sai da água para o ar com incidência de 60º.
Passo 1 — tentar refratar. Pela lei de Snell, com i = 60º:
Nenhum ângulo tem seno maior que 1. Não existe raio refratado.
Passo 2 — confirmar pelo ângulo limite. A luz vai do meio mais refringente (água) para o menos (ar), e a reflexão total acontece quando a incidência passa do ângulo limite L:
Como sen 60º = 0,87 > 0,77, a incidência é maior que o ângulo limite: há reflexão total.
Passo 3 — a trajetória. Na reflexão, o raio volta para a água com ângulo de reflexão igual ao de incidência, 60º, do outro lado da normal: é a trajetória 5.
Por que não as outras: 1, 2 e 3 seriam raios refratados para o ar, que não existem aqui; 4 (rasante) só aconteceria com incidência exatamente igual ao ângulo limite.
⚠️ A armadilha: imaginar que a luz “sempre passa” e escolher um raio que se afasta da normal no ar, como o 3. Isso só vale abaixo do ângulo limite.
A ideia em uma frase: saindo da água para o ar com ângulo maior que o limite, a luz não sai: sofre reflexão total.
Resposta: alternativa B (trajetória 5).
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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